1、计算机系统结构自考题模拟 3 及答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.不属于阵列处理机构形 1 的典型机器的是_（分数：1.00）A.MPPB.DAPC.DAP600D.BSP2.阵列处理机与流水线处理机相比，其特点是_（分数：1.00）A.并发性B.时间重叠C.资源不重复D.靠增大处理单元数来提高速度3.阵列处理机有两种构形，差别主要在于哪项和互连网络的作用不同_（分数：1.00）A.存储器的组成方式B.存储器的数据分布C.存储器的响应速度D.存储器的容量大小4.不属于向量的流水处理方式的选项是_（分数：1.00）A.向量垂
2、直处理方式B.向量纵向处理方式C.向量横向处理方式D.分组纵横处理方式5.下列不属于各自独立型操作系统的优点是_（分数：1.00）A.灵活性高B.各类资源可以较好地做到负荷平衡C.减少对大型控制专用处理机的需求D.可靠性上具有分布控制的优点6.下列关于多处理机的描述有错误的选项是_（分数：1.00）A.有两台以上处理机B.共享 I/O 子系统C.协同工作D.独立操作系统7.与传统的并行处理系统相比，机群系统拥有明显的优点，下列不属于其优点的是_（分数：1.00）A.系统有高的性价比B.系统搭建方便简单C.用户投资风险小D.用户编程方便8.下列关于归约机的描述，错误的是_（分数：1.00）A.归
3、约机不是冯诺依曼型计算机B.归约机是以函数式语言为机器语言的计算机C.归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求D.归约机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性9.随着数据流计算机研制的深入开展，已提出若干新的数据流计算机来弥补经典数据流计算机的缺陷，以下不属于新的数据流计算机的是_（分数：1.00）A.采用提高并行等级的数据流计算机B.采用同、异步结合的数据流计算机C.采用提高并发度等级的数据流计算机D.采用控制流与数据流结合的数据流计算机10.有 8 个处理单元互连成的并行处理机，按(0，5)、(1，4)、(2，7)、(3，6)配对通信。实现此功能的互连函数的一般表达
4、式为_ Af(x 2 x 1 x 0 )=x 2 x 1 x 0 Bf(x 2 x 1 x 0 )=x 0 x 1 x 2 C D （分数：1.00）A.B.C.D.二、第部分 非选择题(总题数：11，分数：20.00)11.向量处理机是有向量数据表示的处理机，分向量流水处理机和 1 两类。 （分数：1.00）12.典型的互连网络是由许多 1 和 2 组成的。 （分数：2.00）13.多处理机操作系统分为三类，分别是 1、 2 和 3。 （分数：3.00）14.数据驱动，其操作是按输入数据 1 决定的次序进行的，其数据流方式中的数据是以 2 方式直接在指令之间传递的。 （分数：2.00）15.
5、实现一维数组步距为 2i 的无传输，只要存储器模数 m 与变址跳距 1，存储器访问就能够无冲突地进行。（分数：1.00）16.多处理机的机间互连一般采用总线、 1、 2 多端口存储器或开关枢纽结构等形式。 （分数：2.00）17.多处理机的两类耦合分别是 1 和 2。 （分数：2.00）18.从语义上看，数据流是基于 1 和 2 的一种计算模型。 （分数：2.00）19.FORK 语句的形式为 1，其中 2 为新进程开始的标号。 （分数：2.00）20.Shuffle 函数是 1 逆函数。 （分数：1.00）21.交换方法中的三种组合主要有 1、 2 及线路与包交换。 （分数：2.00）三、简
6、答题(总题数：5，分数：30.00)22.简述多处理机要解决的主要技术问题。 （分数：6.00）_23.什么是全排列网络?实现全排列网络有哪两种方法? （分数：6.00）_24.简述使用多处理机的目的和多处理机具备的特点。 （分数：6.00）_25.机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么? （分数：6.00）_26.简单分析归约机和数据流机的异同。 （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)编号为 0、1、2、15 的 16 个处理器，用 PM2I 单级互连网络互连。（分数：10.00）(1).写出所有各种单级 PM2I 的互连函数的一般式。（分数：5.00）_(2
7、).计算与 5 号处理器直接相连的处理器。（分数：5.00）_27.由霍纳法则给定表达式 E=(a+b+c)+d(e+fg)，根据多处理机并行算法给运算加速，通过树形方法计算并行处理的处理机机数 P、级别 T p 、加速比 S p 和设备利用率 E p 。 （分数：10.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)向量 D=A(B+C)，各向量元素个数均为 N，根据 CRAY-1 方式分解为 3 条向量指令： V 3 存储器 访存取 A 送入 V 3 寄存器 V 2 V 0 +V 1 B+CK V 4 V 2 V 3 K+AD 当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果?
8、 (注意：在 CRAY-1 处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要 1 拍的延迟时间，加法、访存为 6 拍，乘法为 7 拍)（分数：9.99）(1).、串行执行。（分数：3.33）_(2).和并行执行完后，再执行。（分数：3.33）_(3).采用链接技术。（分数：3.33）_具有编号 07 的 8 个部件，采用三级立方体互连网络实现通信，使用双功能交换单元、级控制方式。（分数：10.00）(1).画出三级立方体互连网络结构图。（分数：5.00）_(2).欲实现 2#5#部件通信，分别指出三种互连网络中涉及的交换单元及其功能。（分数：5.00）_计算机系统结构自考题模拟
9、 3 答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.不属于阵列处理机构形 1 的典型机器的是_（分数：1.00）A.MPPB.DAPC.DAP600D.BSP 解析：考点 阵列处理机的构形 解析 阵列处理机构形 1 的典型机器有 MPP、DAP、DAP600，而 BSP 属于阵列处理机构形 2。2.阵列处理机与流水线处理机相比，其特点是_（分数：1.00）A.并发性B.时间重叠C.资源不重复D.靠增大处理单元数来提高速度 解析：考点 阵列处理机的特点 解析 阵列处理机利用的是资源重复、并行性中的同时性，调高速度主要是靠增大处理单元数。
10、3.阵列处理机有两种构形，差别主要在于哪项和互连网络的作用不同_（分数：1.00）A.存储器的组成方式 B.存储器的数据分布C.存储器的响应速度D.存储器的容量大小解析：考点 阵列处理机的构形 解析 阵列处理机有两种构形，差别主要在于存储器的组成方式和互连网络的作用不同。4.不属于向量的流水处理方式的选项是_（分数：1.00）A.向量垂直处理方式B.向量纵向处理方式C.向量横向处理方式 D.分组纵横处理方式解析：考点 向量处理的三种方式 解析 向量处理的三种方式分别是：向量纵向处理方式、向量垂直处理方式和分组纵横处理方式。5.下列不属于各自独立型操作系统的优点是_（分数：1.00）A.灵活性高
11、B.各类资源可以较好地做到负荷平衡C.减少对大型控制专用处理机的需求 D.可靠性上具有分布控制的优点解析：考点 各自独立型操作系统的优点 解析 各自独立型操作系统是将控制功能分散给多台处理机，共同完成对整个系统的控制工作。其优点为减少对大型控制专用处理机的需求，某个处理机发生故障，不会引起整个系统瘫痪，访问系统表格的冲突较少，有较高的系统效率。6.下列关于多处理机的描述有错误的选项是_（分数：1.00）A.有两台以上处理机B.共享 I/O 子系统C.协同工作D.独立操作系统 解析：考点 多处理机的定义 解析 多处理机是指有两台以上的处理机，共享 I/O 子系统，机间经共享主存或高速通信网络通信
12、，在统一操作系统控制下，协同求解。7.与传统的并行处理系统相比，机群系统拥有明显的优点，下列不属于其优点的是_（分数：1.00）A.系统有高的性价比B.系统搭建方便简单 C.用户投资风险小D.用户编程方便解析：考点 机群系统的优点 解析 与传统的并行处理系统相比，机群系统拥有明显的优点：机群系统有高的性价比，系统的开发周期短，系统的可宽展性好，系统的资源利用率高，用户投资风险小，用户编程方便。8.下列关于归约机的描述，错误的是_（分数：1.00）A.归约机不是冯诺依曼型计算机B.归约机是以函数式语言为机器语言的计算机C.归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求D.归约机采用数据驱动
13、，执行的操作序列取决于输入数据的可用性 解析：考点 归约机的概念 解析 归约机是以函数式语言为机器语言的计算机，或以函数式语言为机器语言的非归约冯诺依曼型计算机，其内部结构应不同于冯诺依曼型计算机。9.随着数据流计算机研制的深入开展，已提出若干新的数据流计算机来弥补经典数据流计算机的缺陷，以下不属于新的数据流计算机的是_（分数：1.00）A.采用提高并行等级的数据流计算机B.采用同、异步结合的数据流计算机C.采用提高并发度等级的数据流计算机 D.采用控制流与数据流结合的数据流计算机解析：考点 数据流计算机的进展 解析 随着数据流计算机研制的深入开展，已提出若干新的数据流计算机来弥补经典数据流计
14、算机的缺陷，基本上通过三种方式：采用提高并行度等级的数据流计算机，采用同、异步结合的数据流计算机，采用控制流与数据流结合的数据流计算机。10.有 8 个处理单元互连成的并行处理机，按(0，5)、(1，4)、(2，7)、(3，6)配对通信。实现此功能的互连函数的一般表达式为_ Af(x 2 x 1 x 0 )=x 2 x 1 x 0 Bf(x 2 x 1 x 0 )=x 0 x 1 x 2 C D （分数：1.00）A.B.C. D.解析：考点 互连函数表示 解析 分析可知函数应为 x 2 和 x n 同时取反。比如，0 的二进制码为 000，5 的二进制码是 101；1 的二级制码是 001，
15、4 的二进制码是 100。二、第部分 非选择题(总题数：11，分数：20.00)11.向量处理机是有向量数据表示的处理机，分向量流水处理机和 1 两类。 （分数：1.00）解析：阵列处理机 考点 向量处理机的概念 解析 向量处理机是有向量数据表示的处理机，分向量流水处理机和阵列处理机两类。12.典型的互连网络是由许多 1 和 2 组成的。 （分数：2.00）解析：开关单元 互连线路 考点 互连网络的概念 解析 典型的互连网络是由许多开关单元和互连线路组成的，互连通路的路径选择是通过置定开关单元的工作状态来控制的，这种置定可以有集中和分布两种控制策略。13.多处理机操作系统分为三类，分别是 1、
16、 2 和 3。 （分数：3.00）解析：主从型 各自独立型 浮动型 考点 多处理机的操作系统 解析 多处理机操作系统分为三类，分别是主从型、各自独立型和浮动型。14.数据驱动，其操作是按输入数据 1 决定的次序进行的，其数据流方式中的数据是以 2 方式直接在指令之间传递的。 （分数：2.00）解析：可用性 数据令牌 考点 数据驱动的概念 解析 数据驱动，其操作是按输入数据可用性决定的次序进行的，其数据流方式中的数据是以数据令牌方式直接在指令之间传递的。15.实现一维数组步距为 2i 的无传输，只要存储器模数 m 与变址跳距 1，存储器访问就能够无冲突地进行。（分数：1.00）解析：互质 考点
17、并行存储器的无冲突访问 解析 并行存储器的分体数 m 应取成质数，才能较好地避免存储器访问的冲突。只要变址跳距与 m 互质，存储器访问就总能无冲突地进行。16.多处理机的机间互连一般采用总线、 1、 2 多端口存储器或开关枢纽结构等形式。 （分数：2.00）解析：环形互连 交叉开关 考点 多处理机的机间互连形式 解析 多处理机的机间互连一般采用总线、环形互连、交叉开关多端口存储器或开关枢纽结构等形式。17.多处理机的两类耦合分别是 1 和 2。 （分数：2.00）解析：紧耦合 松祸合 考点 多处理机的硬件结构 解析 多处理机有紧耦合和松耦合两种不同构形。18.从语义上看，数据流是基于 1 和
18、2 的一种计算模型。 （分数：2.00）解析：异步性 函数性 考点 数据驱动的概念 解析 从语义上讲，数据流是基于异步性和函数性的一种计算模型。19.FORK 语句的形式为 1，其中 2 为新进程开始的标号。 （分数：2.00）解析：FORK m,m 考点 并行语言与并行编译 解析 FORK 和 JOIN 语句在不同计算机上有不同的表示形式。FORK 语句的形式为 FORK m，其中 m 为开始的新进程标号。20.Shuffle 函数是 1 逆函数。 （分数：1.00）解析：不可 考点 混洗交换单级网络 解析 混洗交换单级网络包含两个互连函数，一个是全混(Shuffle-Exchange)，另
19、一个足交换(Exchange)。与 Cube 不同的是，Shuffle 函数不是可逆函数。21.交换方法中的三种组合主要有 1、 2 及线路与包交换。 （分数：2.00）解析：线路交换 包交换 考点 互连网络应抉择的几个问题 解析 线路交换是在源和目的间建立实际的连接通路，一般适合于大批量数据传输。包交换是将数据置于包内传输，不用建立实际的连接通路，对短数据信息传输特别有效。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)22.简述多处理机要解决的主要技术问题。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)硬件结构，解决好处理机、存储器模块及 I/O 子系统间的互连； (2)最大限度开发系统的并行
20、性，以实现多处理机各级的全面并行； (3)任务的粒度选择，使并行度高，辅助开销小； (4)解决好处理机中各并行任务和进程问的同步问题； (5)解决好处理机调度、任务调度和资源分配，防止死锁； (6)一旦某处理机发生故障，如何对系统进行重新组织而不使其瘫痪； (7)多处理机机数增多后，如何能给编程者提供良好的编程环境，减轻程序的复杂性。23.什么是全排列网络?实现全排列网络有哪两种方法? （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)在多级互连网络中，能实现两对或多对入、出端之间的连接时，都不会发生数据传输路径的冲突，具有这类性质的互连网络称为全排列网络。 (2)实现全排列网络的两种方法如下：
21、在多级互连网络的输出端设置锁存器，使数据在时间上顺序通行两次； 将两个多级互连网络，即一个正网络和一个逆网络串接起来，合并掉中间完全重复的一级，形成 2log 2 N-1 级的多级网络。24.简述使用多处理机的目的和多处理机具备的特点。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：使用多处理机的目的：一是用多台处理机进行多任务处理协同求解一个大而复杂的问题来提高速度，二是依靠多余的处理机及其重组来提高系统的可靠性、适应性和可用性。处理机具备的特点：(1)结构灵活性；(2)程序并行性；(3)并行任务派生；(4)进程同步；(5)资源分配和任务调度。25.机群系统比起传统的并行处理系统的优点是什么? （
22、分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)系统有高的性能价格比。 (2)系统的开发周期短。 (3)系统的可扩展性好。 (4)系统的资源利用率高。 (5)用户投资风险小。 (6)用户编程方便。26.简单分析归约机和数据流机的异同。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：归约机和数据流机一样都是基于数据流的计算机模型，只是其采用的驱动方式不同。数据流机是采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则是需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归约。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)编号为 0、1、2、15 的 16 个
23、处理器，用 PM2I 单级互连网络互连。（分数：10.00）(1).写出所有各种单级 PM2I 的互连函数的一般式。（分数：5.00）_正确答案：()解析：PM2+0(j)=j+1 MOD 16 PM2 -0 (j)=j-1 MOD 16 PM2 +0 (j)=j+2 MOD 16 PM2 +1 (j)=j+2 MOD 16 PM2 -1 (j)=j-2 MOD 16 PM2 +2 (j)=j+4 MOD 16 PM2 -2 (j)=j-4 MOD 16 PM2 +3 (j)=j+8 MOD 16 PM2 -3 (j)=j-8 MOD 16(2).计算与 5 号处理器直接相连的处理器。（分数：
24、5.00）_正确答案：()解析：与 5 号处理器直接相连的处理器为：1, 4, 6, 3, 7, 9, 13。考点 互联网络27.由霍纳法则给定表达式 E=(a+b+c)+d(e+fg)，根据多处理机并行算法给运算加速，通过树形方法计算并行处理的处理机机数 P、级别 T p 、加速比 S p 和设备利用率 E p 。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：若使用单处理机，P=1，T 1 =6。 五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)向量 D=A(B+C)，各向量元素个数均为 N，根据 CRAY-1 方式分解为 3 条向量指令： V 3 存储器 访存取 A 送入 V 3 寄存器 V
25、2 V 0 +V 1 B+CK V 4 V 2 V 3 K+AD 当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果? (注意：在 CRAY-1 处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要 1 拍的延迟时间，加法、访存为 6 拍，乘法为 7 拍)（分数：9.99）(1).、串行执行。（分数：3.33）_正确答案：()解析：、三条向量指令顺序串行执行，全部执行完所需的时间是 7+N+7+N+8+N=22+3N(拍)。(2).和并行执行完后，再执行。（分数：3.33）_正确答案：()解析：向量指令和并行执行完后，再执行向量指令，全部执行完所需要的时间是7+N+8+N=15
26、+2N(拍)。(3).采用链接技术。（分数：3.33）_正确答案：()解析：采用链接技术，只能是让向量指令和并行，再与向量指令链接，全部执行完所需要的时间是1+6+1+8+N=16+N(拍)。考点 向量处理机具有编号 07 的 8 个部件，采用三级立方体互连网络实现通信，使用双功能交换单元、级控制方式。（分数：10.00）(1).画出三级立方体互连网络结构图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：三级产方体互联网络结构图如下所示。 (2).欲实现 2#5#部件通信，分别指出三种互连网络中涉及的交换单元及其功能。（分数：5.00）_正确答案：()解析：0 级交换 1 级交换 2 级交换 考点 基本的多级互连网络
