2014年4月自考02325計算機結構系統試題及答案含解析

計算機系統結構年月真題

0232520144

1、【單選題】以下能夠直接執(zhí)行微指令的是

匯編程序

編譯程序

A:

硬件

B:

固件

C:

答D:案：C

解析：參考1.1中圖1-1計算機系統的多級層次結構中，最下層微程序機器級，微指令由

硬件直接執(zhí)行。

2、【單選題】系列機軟件應做到

向前兼容，并向上兼容

向后兼容，力爭向上兼容

A:

向下兼容，并向前兼容

B:

向后兼容，力爭向下兼容

C:

答D:案：B

解析：系列機結構設計的是否好，是否有生命力，關鍵就看在軟件向后兼容的前提下，能

否不斷改進組成和實現，不斷提出性能價格比更優(yōu)的新型號機器。

3、【單選題】在浮點數尾數下溢處理時，最大誤差最大，但下溢處理不需要時間，平均誤差

又趨于0的方法是

截斷法

舍入法

A:

ROM查表法

B:

恒置“l(fā)”法

C:

答D:案：D

解析：

由下圖很清晰看到，誤差最大的是D截斷法舍入法恒置

“1”法查表舍入法

4、【單選題】在IBM370系統中，支持操作系統實現多進程公用區(qū)管理最有效的指令是

“測試與置定”指令

“比較與交換”指令

A:

“執(zhí)行”指令

B:

“程序調用”指令

C:

答D:案：B

解析：為了不用標志位又能保證多個進程正確使用公用區(qū)，IBM370增設了“比較與交換”

指令，這樣既不會死鎖，又保證了多個進程可對公用區(qū)正確使用。參考2.4.2節(jié)途徑2，

考慮如何增設專用于操作系統的新指令。

5、【單選題】采用組相聯映像、LRU替換算法的Cache存儲器，不影響Cache命中率的方法

是

增加Cache中的塊數

增大組的大小

A:

增大主存容量

B:

增大塊的大小

C:

答D:案：C

解析：cache本來就是主存的一個子集，增大主存容量，cache并沒有什么變化，故而不

會影響cache命中率。其他三項都是cache本身發(fā)生變化，會影響cache命中率。

6、【單選題】采用組相聯映像的Cache存儲器，可用于地址變換的方法是

目錄表法

比較對法

A:

頁表法

B:

堆棧法

C:

答D:案：A

解析：對于Cache存儲器而言，地址映像就是將每個主存塊按照某種規(guī)則裝入cache中。

地址變換就是每次訪問cache時怎樣將主存地址變換成cache地址。組相聯映像指的是各

組之間是直接映像，而組內各塊之間是全相聯映像。目錄表法可用于地址變換。

7、【單選題】ILLIAC-IV陣列處理機中，PE之間所用的互連函數是

PM2±0和PM2±3

ube0和Cubel

A:

Shuffle

B:

PM2±2

C:

答D:案：A

解析：PM2I單級網絡是“加減2i”單級網絡的簡稱。ILLIAC-IV陣列處理機采用的是

PM2I特例，采用了其中PM2±0和PM2±34個互連函數

8、【單選題】并行處理機有16個處理單元，編號為0～l5，采用shuffle單級網絡互連，

與13號處理單元相連的處理單元的編號是

15

11

A:

9

B:

7

C:

答D:案：B

解析：

Shuffle函數計算方法如下：13號二進制表示為1101，shuffle(1101)=

1011，因此結果為11。

9、【單選題】間接二進制n方體網絡是一種

多級混洗交換網絡

單級立方體網絡

A:

多級全排列網絡

B:

多級立方體網絡

C:

答D:案：D

解析：多級立方體網絡包含STARAN網絡、間接二進制n方體網絡等。

10、【單選題】多處理機程序段的指令之間存在數據反相關時，下列說法正確的是

不能并行

適當同步控制，可以并行

A:

可以交換串行

B:

若指令滿足交換律，可以交換串行

C:

D:

答案：B

解析：||能否并行|能否交換串行數據相關|先寫后讀|不行|不行，特殊情況下滿足交

換律可以數據反相關|先讀后寫|適當同步控制，可以并行|不行數據輸出相關|先

寫后寫|適當同步控制，可以并行|不行無關||可以|可以參考7.3.2節(jié)結論。

11、【問答題】簡述通道的3種類型各適合連接什么類型設備，說明各種類型通道在滿負荷

時的實際流量與所連接設備的關系。

答案：

12、【問答題】簡述并行性從計算機系統處理數據的角度劃分的四個等級，并各舉一例。

答案：1）字串位串：每次只對一個字的一位進行處理。最基本的串行處理方式，不存在

并行性。如早期的位串行機2）字串位并：同時對一個字的全部位進行處理，不同字之間

是串行的。開始出現并行性。如傳統的位并行機。3）字并位串：同時對許多字的同一位

（稱為位片）進行處理。具有較高的并行性。如某些相聯處理機及陣列處理機4）全并

行：同時對許多字的全部位或部分位進行處理。最高一級的并行。大多數陣列處理機和多

處理機。

13、【問答題】簡述透明性概念，說明下列哪些對于計算機系統結構是透明的。浮點數據表

示；字符串運算指令；陣列運算部件；通道是采用結合型還是獨立型；訪問方式保護；數據

總線寬度；Cache存儲器；存儲器的最小編址單位；存儲器的模M交叉存取，串行、重疊還是

流水控制方式。

答案：在計算機技術中，一種本來是存在的事物或屬性，但從某個角度看似乎不存在，稱

為透明性現象。通常，在計算機系統中，低層次的機器級的概念性結構和功能特性，對高

級程序員來說是透明的。對計算機系統結構透明的有：陣列運算部件，通道是采用結合型

還是獨立型，數據總線寬度，Cache存儲器，存儲器的模M交叉存取，串行、重疊還是流

水控制方式對計算機系統結構不透明的有：浮點數據表示，字符串運算指令，訪問方式保

護，存儲器的最小編址單位

14、【問答題】簡述數據表示和數據結構之間的關系及引入高級數據表示的基本原則。

答案：（1）數據表示：計算機硬件能夠直接識別、指令集可以直接調用的數據類型。所

有數據類型中最常用、相對比較簡單、用硬件實現比較容易的幾種。數據結構：由軟件進

行處理和實現的各種數據類型。研究：這些數據類型的邏輯結構與物理結構之間的關系，

并給出相應的算法。（2）數據結構要通過軟件映像變換成機器所具有的各種數據表示實

現。數據表示是數據結構的實現。參考2.1.1節(jié)（3）引入高級數據表示的基本原則一方

面是看系統的效率有否提高，即是否減少了實現時間和所需的存貯空間。衡量實現時間是

否減少，主要是看在主存和處理機之間傳送的信息量有否減少。傳送的信息量越少，其

實現時間就會越少。另一方面，引入這種數據表示后，其通用性和利用率是否高。如果只

對某種數據結構的實現效率很高，而對其他數據結構的實現效率很低，或者引入這種數據

表示在應用中很少用到，那么為此所花的硬件過多卻并未在性能上得到好處，必然導致性

能價格比的下降，特別是對一些復雜的數據表示。

15、【問答題】簡述實現指令的重疊解釋必須在計算機組成上滿足的要求。

答案：1）要解決訪主存的沖突2）要解決“分析”與“執(zhí)行”操作的并行3）要解決“分

析”與“執(zhí)行”操作控制上的同步4）要解決指令間各種相關的處理參考5.1.1節(jié)

16、【問答題】機器有5級中斷，中斷響應次序為1→2→3→4→5，現要求實際中斷處理次

序為2→3→1→5→4。(1)設計各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位的狀態(tài)，令“0”為開放，

“l(fā)”為屏蔽；(2)若運行用戶程序時，同時發(fā)生3級中斷請求，而在l級中斷服務未完成

時，又發(fā)生2、3、4、5級中斷，請畫出處理機執(zhí)行程序全過程的示意圖（標出交換PSW的時

間）。

答案：

17、【問答題】求A1、A2、…、A8的累加和，有如下程序。SlA1=A1+A2S2A3=A3+A4S3

A5=A5+A6S4A7=A7+A8S5A1=A1+A3S6A5=A5+A7S7A1=A1+A5寫出用FORK、JOIN語句表示

其并行任務的派生和匯合關系的程序，以假想使此程序能在多處理機上運行。

答案：改寫后的程序為FORK20FORK30FORK4010A1=A1+A2JOIN4GOTO8020

A3=A3+A4JOIN4GOTO8030A5=A5+A6JOIN4GOTO8040A7=A7+A8JOIN480FORK

6050A1=A1+A3JOIN2GOTO7060A5=A5+A7JOIN270A1=A1+A5

18、【問答題】有一個4段的單功能非線性流水線，其預約表如題28表：題28表

(1)分別寫出延遲禁止表F，

沖突向量C，并畫出沖突向量的狀態(tài)轉移圖；(2)寫出其流水線的最佳調度方案及此時的

最大吞吐率。

答案：（1）根據預約表中各個行打“√”的拍數求出差值，S1是t6-t1=5S2是t3-t2

=1并將這些差值匯集在一起，就可以得到延遲禁止表F={1,5}。由延遲禁止表F可轉換得

到初始沖突向量C=（10001）沖突向量的狀態(tài)轉移圖如下圖所示（2）調度方案及相應的延

遲如下所示調度方案|平均延遲（2）|2（3）|3（4）|4（2,4）|3

（3,4）|3.5（2,6）|4（3,6）|4.5（6）|6最佳調度方案是（2），平

均延遲最小相當于每隔一個周期，即每兩個周期送入一個任務，最大吞吐率Tp=

1/(2Δt)

19、【問答題】有一個虛擬存儲器，主存有4個實頁，頁號為0~3，程序有8個虛頁，頁號

為0~7，采用全相聯映像和FIFO替換算法。給出如下程序頁地址流：3、5、4、0、1、4、6。

(1)假設程序的3、5頁已先后裝入主存的第3、0頁位置，請畫出上述頁地址流工作過程中，

主存各頁位置上裝入程序各頁號的變化過程圖，標出命中時刻；(2)求出此期間主存的命中率

H。

答案：

20、【填空題】從計算機執(zhí)行程序的角度看，并行性等級由低到高可分為________、

________、任務或進程間和作業(yè)或程序間四級。

答案：指令內部、指令之間

解析：指令內部：一條指令內部各個微操作之間的并行執(zhí)行。指令之間：多條指令的并行

執(zhí)行。任務或進程間：多個任務或程序段的并行執(zhí)行。作業(yè)或程序之間：多個作業(yè)或多道

程序的并行執(zhí)行

21、【填空題】浮點數尾數基值增大，可使運算中的精度損失________，可表示數的精度

________。

答案：變低，變低

解析：

浮點數的一般格式如下：浮點數可表示實數域中的值范圍如下所示：

浮點數尾數基值增大，意味著圖中的rm增大，即進制變大，那么1）可

表示的范圍變大，2）可表示的個數變多3）數在軸上的分布變得稀疏4）可表示的精度更

低5）運算中的精度損失越低6）運算速度變高。對應教材2.1.4節(jié)，建議找一個例子，

如16進制和2進制，進行對比分析，比較容易理解。

22、【填空題】中斷系統軟硬件功能分配實質是中斷________軟件和中斷________硬件的功

能分配。

答案：處理程序、響應

解析：中斷系統采用軟硬件結合的好處是，中斷響應用排隊器硬件實現，可以加快響應和

斷點現場的保存，而中斷處理采用軟件技術可以提供很大的靈活性，只要操作系統改變各

級中斷處理程序的中斷級屏蔽位狀態(tài)，就可以改變實際的中斷處理完的先后順序。參考

3.2.2節(jié)最后的結論部分。

23、【填空題】數據寬度是指I/O設備取得________后所傳送數據的總量；數據通路寬度是

________的物理寬度。

答案：I/O總線，數據總線

解析：數據寬度和數據通路寬度是兩個不同的概念。數據寬度是指I/O設備取得I/O總線

后所傳送數據的總量，可能要經過多個時鐘周期分次傳送來完成。數據通路寬度是數據總

線的物理寬度，即一個時鐘周期所傳送的信息量。采用何種數據寬度，與總線上各設備的

特點、所用總線控制方式和通信技術有關。參考3.3.4（1）節(jié)

24、【填空題】虛擬存儲器主要是為解決主存________滿足不了要求發(fā)展出來的；Cache存

儲器是為了解主存________滿足不了要求發(fā)展出來的。

答案：容量、性能

解析：

25、【填空題】虛擬存儲器對________程序員是透明的，對________程序員是不透明的。

答案：應用、系統

解析：系統程序員是編寫諸如操作系統、編譯程序等各種系統軟件的人員。應用程序員是

指利用計算機及所配的系統軟件支持來編寫解決具