全國(guó)2020年10月自考02325計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真題及標(biāo)準(zhǔn)答案

絕密★啟用前2020年10月高等教育自學(xué)考試全國(guó)統(tǒng)一命題考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（課程代碼02325）注意事項(xiàng)：本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，第二部分為非選擇題。應(yīng)考者必須按試題順序在答題卡（紙）指定位置上作答，答在試卷上無(wú)效。涂寫(xiě)部分、畫(huà)圖部分必須使用2B鉛筆，書(shū)寫(xiě)部分必須使用黑色字跡簽字筆。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。在每小題列出的備選項(xiàng)中只有一項(xiàng)是最符合題目要求的，請(qǐng)將其選出。1.在多用戶機(jī)器中，應(yīng)用程序員不能使用的指令是A.“訪管”指令 ,? B.“訪存”指令C.“啟動(dòng)I/O”指令 D.一、單項(xiàng)選擇題：本大題共10小題，每小題1分，共10分。在每小題列出的備選項(xiàng)中只有一項(xiàng)是最符合題目要求的，請(qǐng)將其選出。1.在多用戶機(jī)器中，應(yīng)用程序員不能使用的指令是A.“訪管”指令 ,? B.“訪存”指令C.“啟動(dòng)I/O”指令 D.“算術(shù)運(yùn)算”指令浮點(diǎn)數(shù)機(jī)器字長(zhǎng)和尾數(shù)位數(shù)一定時(shí)，如果尾數(shù)基值砧增大，則運(yùn)算中的精度損失和表示的精度分別會(huì)A.減少和降低B.増大和提髙機(jī)器指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是A.機(jī)器校驗(yàn)中斷 B.I/O中斷與虛擬存儲(chǔ)器的等效訪問(wèn)速度矛:*的是A.主存的容量 B.頁(yè)而錮拉流2.3.4.6.7.C.增大和降低D.減少和提髙C.程序性中斷G.頁(yè)面調(diào)度策略“一次重疊”中消除“指令相關(guān)”，下列方法中最佳的是A.不準(zhǔn)在程序執(zhí)行過(guò)程中修改指令C.推后下一條指令的執(zhí)彳亍程序在主存中的定位技術(shù)不但輯A.靜態(tài)再定位C.虛實(shí)地址映像表D.外中斷D-輔存的容址B.増?jiān)O(shè)相關(guān)專用通路D.推后下一條指令的分析B.動(dòng)態(tài)再定位

D.自動(dòng)再定位現(xiàn)有0~15編號(hào)的16個(gè)處理器釆用PM2.3單級(jí)網(wǎng)絡(luò)互連，則與13號(hào)處理器相連的處理器編號(hào)是A.IB.5C.7D.14下列關(guān)于多處理機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)粒度描述，不正確的是任務(wù)粒度的大小,會(huì)顯著影響多處理機(jī)宙衫値和效率任務(wù)粒度過(guò)小，系統(tǒng)的并行度會(huì)提高,則性能會(huì)提高任務(wù)粒度過(guò)小，系統(tǒng)的輔助開(kāi)銷增大,則性能會(huì)下降任務(wù)粒度過(guò)大，系統(tǒng)的并行度會(huì)降低,則性能會(huì)下降下列關(guān)于數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的描述不疋噸的是A.數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)的主要目的是丹亍畦高對(duì)操作級(jí)并行的開(kāi)發(fā)水平B-數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)處理具冇很強(qiáng)數(shù)據(jù)相關(guān)R并行性不高的任務(wù)數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)較多的輔助開(kāi)銷和存儲(chǔ)空間用于數(shù)據(jù)建立、識(shí)別和處理標(biāo)記數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)量運(yùn)算非常有利，而對(duì)數(shù)組、遞歸及其他高級(jí)操作較難管理能夠被硬件識(shí)別并執(zhí)行的程序是A.微指令程序 B.高級(jí)語(yǔ)言程序C.匯編語(yǔ)言程序 D.人工智能語(yǔ)言程序第二部分非選擇題二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。1L計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 和 的設(shè)計(jì)。12.從多級(jí)層次結(jié)構(gòu)出發(fā)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法包括“ ”設(shè)計(jì)、" ”設(shè)計(jì)和“從中間開(kāi)始向兩邊”設(shè)計(jì)。根據(jù)信息傳送方式的不同，通道可分為 通道、 通道和選擇通道。14.當(dāng)Cache塊失效，將主存塊裝入Cache又出現(xiàn)Cache塊沖突時(shí).Cache存儲(chǔ)器采用的替換算法有 法或 算法。15.部件內(nèi)部的各個(gè)處理子部件之間的流水稱為 ，而處理機(jī)的各部件之間的流水則稱為 0中斷響應(yīng)次序是用 硬件實(shí)現(xiàn)，中斷處理次序可以通過(guò)設(shè)置的 寄存器的值加以改變。交換開(kāi)關(guān)的連接方式包括 、上播和下播。標(biāo)扯流水線處理機(jī)解決全局相關(guān)問(wèn)題的方法包括 加快和提前形成條件碼、 和加快短循環(huán)程庁的處理。對(duì)稱多處理機(jī)的各個(gè)處理器的地位是均等的，"以同等地訪問(wèn) 、 和運(yùn)行操作系統(tǒng)。 超標(biāo)蛍處理機(jī)是利用 ，設(shè)置多個(gè)執(zhí)行部件寄存器堆端口，而超流水線處 理機(jī)則是側(cè)重開(kāi)發(fā) ，在公共的便件上采用較短的時(shí)鐘周期來(lái)提高速度。三、 簡(jiǎn)答題：本大題共5小題，每小題6分，共30分。簡(jiǎn)述總線控制的三種方式及各需要增加用于總線控制的控制線根數(shù)。簡(jiǎn)述提出虛擬存儲(chǔ)器的原因并根據(jù)存儲(chǔ)映像算法的不同寫(xiě)出虛擬存儲(chǔ)器主要的三種存儲(chǔ)管理方式。簡(jiǎn)述陣列處理機(jī)與流水線處理機(jī)的區(qū)別。簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)RISC計(jì)算機(jī)的基本技術(shù)c簡(jiǎn)述多處理機(jī)的概念并根據(jù)硬件構(gòu)形不同寫(xiě)出多處理機(jī)的兩種類型”四、 簡(jiǎn)單應(yīng)用題：本大題共2小題，毎小題10分，共20分。有一個(gè)由Cache和主存組成的兩級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)：主存的容量為100MB,訪問(wèn)時(shí)間為200ns,主存每MB的價(jià)格為1元;Cache的容量為4MB,訪問(wèn)時(shí)間為10ns,Cache每MB的價(jià)格為50元。該系統(tǒng)運(yùn)行某程序,在一段時(shí)間內(nèi)，訪問(wèn)Cache的次數(shù)為1980次，訪問(wèn)主存的次數(shù)為20次。要求：計(jì)算該存儲(chǔ)系統(tǒng)每MB的平均價(jià)格。計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行該程序時(shí)Cache的命中率。計(jì)算該存儲(chǔ)系統(tǒng)的平均訪問(wèn)時(shí)間。計(jì)算該存儲(chǔ)系統(tǒng)的訪問(wèn)效率。實(shí)現(xiàn)8個(gè)處理単元互連的PM2I單級(jí)網(wǎng)絡(luò),要求：寫(xiě)出所有單級(jí)PM2T互連函數(shù)的一般式。5號(hào)處理單元用PM2I單級(jí)網(wǎng)絡(luò)可將數(shù)據(jù)直接傳送到哪些處理單元上？該P(yáng)M2I單級(jí)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)處理單元的最大距離是多少？五、 綜合應(yīng)用題：本大題共2小題，每小題10分.共20分。設(shè)有如下匕，優(yōu)的累加和程序段：K】=虬+化k3=k3+k4K5=K5+K6Ki=K】+K3虬=K】+K試用FORKJOIN語(yǔ)句將其改寫(xiě)成可在多處理機(jī)上并行執(zhí)行的程序。畫(huà)出該程序在2臺(tái)處理機(jī)的系統(tǒng)上運(yùn)行的時(shí)間關(guān)系示意圖。有一個(gè)5段的單功能非線性流水線，各段執(zhí)行時(shí)間均為At,需經(jīng)7At才能完成一個(gè)任務(wù),其預(yù)約表如題29表所示：分別寫(xiě)出延遲禁止表F、初始沖突向童C。畫(huà)出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。(3)求出最小平均延遲及其調(diào)度時(shí)的最佳方案o題29表時(shí)間功能濟(jì)、I2341567S1VVS2VVS3VVS4VVS5VV設(shè)某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配有四臺(tái)性能相同的彩色顯示器、一臺(tái)激光打印機(jī)和一臺(tái)彩色繪圖儀，則系統(tǒng)為此配置的驅(qū)動(dòng)程序數(shù)是A.I B.2C.3 D.6第二部分非選擇題二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。單道批處理操作系統(tǒng)的特點(diǎn)包括： 、 和單道性。進(jìn)程的基本狀態(tài)有 、執(zhí)行態(tài)和就緒態(tài)等三種。某時(shí)刻3個(gè)生產(chǎn)者和5個(gè)消費(fèi)者同時(shí)使用管程PC,則此時(shí)該管程中有 個(gè)活躍進(jìn)程。在對(duì)稱多處理器系統(tǒng)中，進(jìn)程到處理器的分配通常有兩種方式，第一種分配方式是 ,第二種分配方式是 ,其中采用第二種分配方式時(shí)，進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中可以在不同的處理器之間切換。虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，當(dāng)訪問(wèn)內(nèi)存而發(fā)現(xiàn)所需要的內(nèi)容不在內(nèi)存時(shí)， 機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，CPU則中斷當(dāng)前控制流的執(zhí)行，然后逬行相應(yīng)的處理，完成諳求調(diào)頁(yè)。系統(tǒng)中進(jìn)程數(shù)量太多，每個(gè)進(jìn)程能分配的頁(yè)框太少，進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中頻繁請(qǐng)求調(diào)頁(yè)，這種現(xiàn)象稱為 。假設(shè)系統(tǒng)中有3個(gè)空閑區(qū)，各自的空閑分區(qū)號(hào)、起始地址、大小分別為：1,20KB,150KB;2,250KB,120KB;3,420KB,50KB?，F(xiàn)有作業(yè)A要求100KB,采用最佳適應(yīng)算法，那么從分區(qū)號(hào) 中分配空間給作業(yè)A,分配后剰下的空闈分區(qū)數(shù)為 o 釆用二級(jí)分頁(yè)的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，若邏輯地址用32位表示，其中高10位表示頁(yè)目錄號(hào)，中間L0位表示頁(yè)號(hào)，低12位表示頁(yè)內(nèi)偏移,那么邏輯分頁(yè)大小為 ,一個(gè)進(jìn)程的邏輯地址空間大小最大為 。文件類型中的正規(guī)文件包含用戶信息，一般分為 件和 件。采用中斷控制的工作方式，可以提高CPU的 和 。三、 簡(jiǎn)答題：本大題共5小題，每小題4分，共20分。列出線程控制的四項(xiàng)基本操作功能。寫(xiě)出松弛度的概念及其公式，簡(jiǎn)述最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)方法。什么叫程序裝入的重定位？從是否需要硬件支持，以及各自物理地址的計(jì)算方法角度比較靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位的區(qū)別。使用文件系統(tǒng)時(shí)，通常要進(jìn)行CLOSE操作，這樣做的目的是什么?什么是設(shè)備獨(dú)立性，弓|入設(shè)備獨(dú)立性的好處有哪些？四、綜合題：本大題共4小題，每小題10分，共40分。某直播網(wǎng)站，聲卡采集一段聲音到緩存區(qū)中，攝像頭采集一段視頻放到緩存區(qū)中，音頻廣播模塊負(fù)責(zé)將緩存區(qū)中的音頻廣播到網(wǎng)絡(luò)上，視頻廣播模塊負(fù)責(zé)將緩存區(qū)中的視頻廣播到網(wǎng)絡(luò)上。該網(wǎng)站中只有一個(gè)緩存區(qū)，某時(shí)刻只能存一段音頻或一段視頻數(shù)據(jù)。用記錄型信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)它們之間的同步機(jī)制。其中putinbuffer()?數(shù)用于將數(shù)據(jù)放到緩存區(qū)中，fetcbfrombuffer()g數(shù)用于從緩存區(qū)中取出數(shù)據(jù)。下面給出部分代碼，在答題卡中填寫(xiě)(1)~(10)空白處的代碼。注：每空一條語(yǔ)句代碼。structsemaphorebufmtx,anum,vnum;//分別表示緩存區(qū)存取互斥量、緩存區(qū)中音頻數(shù)據(jù)段數(shù)、緩存區(qū)中視頻數(shù)據(jù)段數(shù)的信號(hào)量bufhitx.value=l;⑴ ；(2) ;voidaudiocollect()(//咅頻釆集iwhile(true)collectaudioQ；〃采集音頻敬據(jù)⑶putinbuffer();⑷—.//把音頻放到緩沖區(qū).}voidvideocollectO〃視頻采集(while(true)collectvideo();//采集視頻數(shù)據(jù)(5) ;

putinbufferO；//(6)把視頻放到緩沖區(qū)}}voidaudiobroadcastQ//音頻廣播while(true)(7)fetchfrombufiferO;⑻putinbufferO；//(6)把視頻放到緩沖區(qū)}}voidaudiobroadcastQ//音頻廣播while(true)(7)fetchfrombufiferO;⑻sendaudioQ；//把緩沖區(qū)中的音頻取出〃將數(shù)據(jù)以音頻格式廣播到網(wǎng)上}voidvideobroadcastO//視頻廣播while(true)(9)//把緩沖區(qū)中的視頻取出//將數(shù)據(jù)以視頻格式廣播到網(wǎng)上fetchfrombufferO；//把緩沖區(qū)中的視頻取出//將數(shù)據(jù)以視頻格式廣播到網(wǎng)上(10)sendvideoO；)}有5個(gè)進(jìn)程，它們進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間、優(yōu)先數(shù)（優(yōu)先數(shù)小者優(yōu)先級(jí)高）以及需要的運(yùn)行時(shí)間如題37表所示：題37表進(jìn)程名P1P2P3P4P5到這時(shí)問(wèn)02345優(yōu)先數(shù)43521運(yùn)行時(shí)間43561當(dāng)系統(tǒng)分別采用短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法、優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法時(shí)，試寫(xiě)出進(jìn)程的執(zhí)行順序,并計(jì)算各個(gè)進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間以及平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。某頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，頁(yè)面大小為1KB,某進(jìn)程共4頁(yè)，只分配3個(gè)內(nèi)存頁(yè)框，并按照下列地址順序引用內(nèi)存單元：3635、1584、3892、2140、3632、1100、3640、0040、2148、1700、2145、3209、1002、1110(均為十進(jìn)制數(shù)),而進(jìn)程剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)內(nèi)存中尚未裝入任何頁(yè)。根據(jù)上述地址，寫(xiě)出進(jìn)程的頁(yè)面走向。如果某時(shí)刻進(jìn)程第1、2、3頁(yè)分別被分配到內(nèi)存第4、6、7個(gè)頁(yè)框中，將邏輯地址2140轉(zhuǎn)換成物理地址。釆用FIFO算法時(shí)，缺頁(yè)次數(shù)是多少？采用LRU算法時(shí)，缺頁(yè)次數(shù)是多少？若某磁盤共有200個(gè)磁道，編號(hào)為0-199。如果磁頭當(dāng)前正在96磁道處服務(wù)，向磁道號(hào)加方向訪問(wèn)，則對(duì)于請(qǐng)求隊(duì)列:175、52、157、36、159、106、108、72,求在下列磁盤調(diào)度算法下的服務(wù)順序和磁頭平均尋道長(zhǎng)度。(計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù))先來(lái)先服務(wù)算法(FCFS);最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法(SSTF)。絕密★啟用前2020年10月高等教育自學(xué)考試全國(guó)統(tǒng)一命題考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評(píng)分參考（課程代碼02325）一、 單項(xiàng)選擇題：本大題共10小題，每小題1分，共10分。C 2.A3.C 4.D5.A 6.D 7.B 8.B 9.B 10. A二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。組成，實(shí)現(xiàn)（順序可更改）由上而下（或由頂向底），由下而上（或由底向頂）（順序可更改）字節(jié)多路，數(shù)組多路（順序可更改）FIFO（先進(jìn)先出），LRU（或近期最少使用）（順序可更改）部件級(jí)流水,處理機(jī)級(jí)流水排隊(duì)器，中斷級(jí)屏蔽位直連，交換（順序可更改）猜測(cè)法，延遲轉(zhuǎn)移（順序可更改）共享存儲(chǔ)器,1/0設(shè)備（順序可更改）資源重復(fù)，時(shí)間并行性三、 簡(jiǎn)答題：本大題共5小題，每小題6分，共30分?？偩€控制的三種方式有串行鏈接，（1分）定時(shí)查詢（1分）和獨(dú)立請(qǐng)求（1分）串行鏈接需增加3根控制線；（1分）定時(shí)查詢需增加2+[1。早2暈]根控制線；（1分）獨(dú)立請(qǐng)求需增加2N+1根控制線。（1分）虛擬存儲(chǔ)器是因主存容量滿足不了要求而提出來(lái)的。（3分）根據(jù)存儲(chǔ)映象算法的不同，主要可分為段式管理,（1分）頁(yè)式管理（1分）和段頁(yè)式管理。（1分）（1）陣列處理機(jī)利用的是資源重復(fù)，流水線處理機(jī)利用的是時(shí)間重疊；（2分）（2） 陣列處理機(jī)利用的是并行性中的同時(shí)性，流水線處理機(jī)利用的是并行性中的并發(fā)性;（2分）（3） 陣列處理機(jī)使用簡(jiǎn)單、規(guī)整的互連網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定處理單元之間的連接，流水線處理機(jī)的功能部件一般比較固定。（2分）（1）按照設(shè)計(jì)RISC的一般原則來(lái)設(shè)計(jì);（1分）（2） 邏輯實(shí)現(xiàn)上采用硬聯(lián)和微程序結(jié)合；（1分）（3） 在CPU中設(shè)置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口；（1分）（4） 指令采用流水和延遲轉(zhuǎn)移；（1分）（5） 采用Cache分別存放指令和數(shù)據(jù)；（1分）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評(píng)分參考第1頁(yè)（共3頁(yè)）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評(píng)分參考第計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評(píng)分參考第#頁(yè)（共3頁(yè)）（6）優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯系統(tǒng)。（1分）多處理機(jī)是指有兩臺(tái)以上的處理機(jī)，（1分）共享隕轅韻子系統(tǒng)，（1分）機(jī)間經(jīng)共享主存或高速通信網(wǎng)絡(luò)通信,（1分）在統(tǒng)一操作系統(tǒng)控制下,協(xié)同求解大而復(fù)雜問(wèn)題的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（1分）根據(jù)硬件構(gòu)形不同,多處理機(jī)可分緊耦合（1分）和松耦合（1分）兩種。四、 簡(jiǎn)單應(yīng)用題：本大題共2小題，每小題10分，共20分。解:主存容量雜皂=100MB,主存訪問(wèn)時(shí)間栽皂=200ns,單位價(jià)格悅皂=1元/MB,訪問(wèn)主存的次數(shù)Nm=20（1分）Cache容量S糟=4MB,Cache訪問(wèn)時(shí)間T糟=10ns，單位價(jià)格C糟=50元/MB,訪問(wèn)Cache的次數(shù)N糟=1980（1分）（1） 每MB的平均價(jià)格悅粵=Cm雜垣雜雜=】伊盟垣緣源伊4=104抑2.88元（2分）（2） 命中率H=—暈一=—堡園一=99%（2分）'丿叩丁乎 Nc+Nm1980+20v刀丿（3） 平均訪問(wèn)時(shí)間Ta=HT糟+（1-H）Tm=0.99*10+0.01*200=11.9ns（2分）（4） 訪問(wèn)效率e=Tc/TA=10/11.9抑84%（2分）解：（1）該P(yáng)M2I單級(jí)網(wǎng)絡(luò)共有5種不同的互連函數(shù)。PM2+0（j）=j+1mo