2016年4月自考計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(02325)試題及答案解析

1、2016年4月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 試卷(課程代碼02325)本試卷共3頁，滿分l00分，考試時(shí)間l50分鐘。考生答題注意事項(xiàng)：1本卷所有試題必須在答題卡上作答。答在試卷上無效，試卷空白處和背面均可作草稿紙. 2第一部分為選擇題。必須對(duì)應(yīng)試卷上的題號(hào)使用2b鉛筆將“答題卡”的相應(yīng)代碼涂黑。3第二部分為非選擇題。必須注明大、小題號(hào)，使用05毫米黑色字跡簽字筆作答。4合理安排答題空間，超出答題區(qū)域無效。第一部分 選擇題一、單項(xiàng)選擇題 (本大題共10小題，每小題1分，共10分) 在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其選出并將“答題卡” 的相應(yīng)代碼涂黑。未

2、涂、錯(cuò)涂或多涂均無分。1以軟件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為p26 a模型機(jī)器 b模擬機(jī) c虛擬機(jī)器 d實(shí)際機(jī)器2下列關(guān)于系列機(jī)軟件兼容描述正確的是p40 a系列機(jī)軟件必須保證向后兼容，力爭向前兼容 b系列機(jī)軟件必須保證向下兼容，力爭向前兼容 c系列機(jī)軟件必須保證向前兼容，力爭向上兼容 d系列機(jī)軟件必須保證向下兼容，力爭向后兼容3浮點(diǎn)數(shù)階值采用二進(jìn)制p位、尾數(shù)基值位rm，則該浮點(diǎn)數(shù)的最大階值為p63 a2p b2p-1 c2p-1 d2p-1-14為了使任何時(shí)候所需的信息都只用一個(gè)存儲(chǔ)周期訪問到，信息在主存中存放的地址要求是p73 a地址最低位為0 b地址最高位為0 c該信息寬度的一半 d該信息寬度的整數(shù)

3、倍5存儲(chǔ)器的最大頻寬是指p98 a存儲(chǔ)器瞬時(shí)訪問的頻寬 b存儲(chǔ)器最大的傳輸速率 c存儲(chǔ)器連續(xù)訪問時(shí)的頻寬 d存儲(chǔ)器的實(shí)際傳輸速率6總線控制定時(shí)查詢方式的控制線的線數(shù)為p111alog2n b1+log2n c2+log2n d3+log2n7. 存儲(chǔ)層次構(gòu)成的主要依據(jù)是p127 acpu的速度 b主存器件 c程序設(shè)計(jì)語言 d程序的局部性8相聯(lián)存儲(chǔ)器的訪問依據(jù)是 a內(nèi)容 b地址 c速度 d周期9并行向量處理的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是 a交換開關(guān) b縱橫交叉開關(guān) c單總線 d多總線10從指令和數(shù)據(jù)的多倍性來看，陣列機(jī)屬于 a單指令流單數(shù)據(jù)流 b單指令流多數(shù)據(jù)流 c多指令流單數(shù)據(jù)流 d多指令流多數(shù)據(jù)流第二部分 非

4、選擇題二、填空題(本大題共10小題，每小題2分，共20分) 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。11軟件的功能可以用_硬件_或_固件_實(shí)現(xiàn)。12指令由_操作碼_和_地址碼_兩部分組成。p7513計(jì)算機(jī)應(yīng)用可歸納為向上升級(jí)的4類：數(shù)據(jù)處理、_信息處理_、_知識(shí)處理_ 和智能處理。p44p4514浮點(diǎn)數(shù)下溢處理的精度損失對(duì) _系統(tǒng)_ 程序和_應(yīng)用_ 程序設(shè)計(jì)者都是透明的。p6915適當(dāng)選擇好cache的容量、塊的大小、組相聯(lián)的_組數(shù)_和組內(nèi)的_塊數(shù)_ ，可以保證有較高的命中率。16能夠并行讀出多個(gè)cpu字的單體多字和_多體單字_、_多體多字_的交叉訪問主存系統(tǒng)被稱為并行主存系統(tǒng)。p10017中斷系統(tǒng)的軟、硬件功能分

5、配實(shí)質(zhì)上是中斷_處理程序軟件_和中斷_響應(yīng)硬件_的功能分配。p10718頁式存儲(chǔ)是把_主存_空間和_程序_空間都機(jī)械地等分成固定大小的頁，按頁順序編號(hào)。p13119主存空間數(shù)據(jù)相關(guān)是相鄰兩條指令之間出現(xiàn)對(duì)主存 _同一單元_要求_先寫而后讀_的關(guān)聯(lián)。20將二維數(shù)組中各元素在存儲(chǔ)器中_錯(cuò)位_存放可以使行或列的各元素都能并行訪問，但會(huì)造成_主對(duì)角線_上各元素的并行訪問沖突。三、簡答題(本大題共5小題，每小題6分，共30分) 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。21.簡述指令字格式優(yōu)化的措施。p80 答： 采用擴(kuò)展操作碼，并根據(jù)指令的頻度pi的分布狀況選擇適合的編碼方式，以縮短操作碼的平均碼長； 采用多種尋址方式，以縮

6、短地址碼的長度，并在有限的地址長度內(nèi)提供更多的地址信息； 采用0、1、2、3等多種地址制，以增強(qiáng)指令的功能； 在同種地址制內(nèi)再采用多種地址形式，讓每種地址字段可以有多種長度，且讓長操作碼與短操作碼進(jìn)行組配； 在維持指令字在存儲(chǔ)器中按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的前提下，使用多種不同的指令字長度。22. 簡述引入數(shù)據(jù)表示的原則。p61答：看系統(tǒng)的效率是否有顯著提高，包括實(shí)現(xiàn)時(shí)間和存儲(chǔ)空間是否有顯著減少；實(shí)現(xiàn)時(shí)間是否減少又主要看主存和處理機(jī)之間傳遞的信息量是否減少；看引入這種數(shù)據(jù)表示后，其通用性和利用率是否提高。如果只對(duì)某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)效率高、而對(duì)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)效率低，或應(yīng)用較少，將導(dǎo)致性價(jià)比下降。23.簡

7、述數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳輸方式。p119答：數(shù)組多路通道在每選擇好一臺(tái)設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定k個(gè)字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才能釋放總線，通道再去選擇下一臺(tái)設(shè)備，再傳送該設(shè)備的k個(gè)字節(jié)。如此，以成組方式輪流交叉地為多臺(tái)高速設(shè)備服務(wù)。設(shè)備要想傳送n個(gè)字節(jié)，就需要先給n/k次申請(qǐng)使用通道總線才行。24 簡述機(jī)群系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的并行系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。答:系統(tǒng)有高的性能價(jià)格比；系統(tǒng)的開發(fā)周期短；系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好；系統(tǒng)的資源利用率高；用戶投資風(fēng)險(xiǎn)小；用戶編程方便。25 簡述simd系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。答：結(jié)構(gòu)不要過于復(fù)雜，以降低成本；互聯(lián)要靈活，以滿足算法和應(yīng)用的需求；處理單元間信息交換所需傳送步數(shù)盡可能少，以提

8、高速度性能；能用規(guī)整單一的基本構(gòu)件組合而成，或經(jīng)多次通過或多級(jí)連接來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的互聯(lián)，使模塊性好，以便于用vlsl實(shí)現(xiàn)并滿足系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。四、簡單應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題l0分，共20分) 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。26 給出n=8的蝶式變換，如圖題26圖所示。 寫出互連函數(shù)關(guān)系。 如果采用omega網(wǎng)絡(luò)，需幾次通過才能完成此變換？ 0。 。0 1。 。1 2。 。2 3。 。3 4。 。4 5。 。5 6。 。6 7。 。7 題26 圖解： 互聯(lián)函數(shù)關(guān)系：f(p2p1p0)=p0p1p2 如果處理單元設(shè)有屏蔽位控制硬件，可讓pe0、pe2、pe5和pe7均處于屏蔽，pe1、pe3、pe4和pe

9、6為活躍，只需要在omega網(wǎng)絡(luò)上通過一次，傳輸路徑無冗余。如果處理單元未設(shè)置屏蔽位控制硬件，就需要在omega網(wǎng)絡(luò)上通過兩次，此時(shí)，傳輸路徑就會(huì)出現(xiàn)很多冗余。27. 由3位數(shù)（其中最低位為下溢處理的附加位）經(jīng)rom查表舍入法，下溢處理成2位結(jié)果，設(shè)計(jì)使下溢處理平均誤差接近于0的rom表，列出rom編碼表的地址與內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系。解：3位數(shù)的rom下溢處理表共有23=8個(gè)地址，地址碼為000111，每個(gè)地址存放一個(gè)處理結(jié)果。下溢處理平均處理誤差接近于0的rom處理表如圖27所示地址000001010011100101110111內(nèi)容0001011010111111 圖27五、綜合應(yīng)用題 (本大題

10、共2小題，每小題l0分，共20分) 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。28如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備的時(shí)間t5為10µs，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要的時(shí)間td為0.5µs。 (1)某低速設(shè)備每隔500µs發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，至多可接幾臺(tái)這種設(shè)備？ (2)對(duì)于題28表所示的低速設(shè)備，一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個(gè)字節(jié)，則哪些設(shè)備可掛？哪些設(shè)備不可掛？設(shè)備abcdef設(shè)備速率fi/b·µs-11/0.11/0.61/0.21/0.251/0.81/0.55 題28表 af設(shè)備的速率解： 低速設(shè)備每隔500µ發(fā)出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，掛低速設(shè)備的通道應(yīng)按字節(jié)多路通道方式工作，極限流量：f max.byte=1/(ts+td)如果所掛的臺(tái)數(shù)為m，設(shè)備的速率f i實(shí)際就是設(shè)備發(fā)出的字節(jié)傳送請(qǐng)求的間隔時(shí)間的倒數(shù)，相同設(shè)備，速率之和為m f i。為了不丟失信息，應(yīng)滿足: 1/(ts+td)m f i于是m應(yīng)滿足：m1/(ts+td)·f i=500/（10+0.5）=48所以至多可掛48臺(tái)低速設(shè)備。 29 有以下fork 、join寫成的在多處理機(jī)上并行執(zhí)行的程序：10 u=a+b fork 3