1、全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 7 及答案与解析一、单项选择题1 计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是 ( )（A）汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级（B）微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级（C）传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级（D）汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级2 存储器操作并行的典型例子是 ( )（A）阵列处理机（B）并行存储器系统和相联处理机（C）流水线处理机（D）多处理机3 对系统程序员不透明的应当是 ( )（A）Cache 存储器（B）系列机各档不同的数据通路宽度（C）指令缓冲寄存器（D）虚拟存储
2、器4 在计算机系统设计中，相对好的方法是 ( )（A）从上向下设计（B）从中间开始向两边设计（C）从两边向中间设计（D）从下向上设计5 微指令由哪项直接执行 ( )（A）微指令程序（B）硬件（C）汇编程序（D）编译程序6 下列不属于按 CISC 方向发展和改进指令系统的选项是 ( )（A）面向目标程序的优化实现（B）面向高级语言的优化实现（C）面向硬件系统的优化实现（D）面向操作系统的优化实现7 从流水线各功能段之间是否有反馈回路来判断，可以把流水线分为 ( )（A）线性流水线和非线性流水线（B）静态流水线和动态流水线（C）单功能流水线和多功能流水线（D）标量流水机和向量流水机8 在输入输出系
3、统经历的三种方式中，中断驱动属于 ( )（A）程序查询（B） DMA（C）程序控制 IO（D）IO 处理机9 开发并行的途径有哪项资源重复和资源共享 ( )（A）多计算机系统（B）多道分时（C）分布式处理系统（D）时间重叠10 立方体单级网络的顶点二进制码是 010，不能连接下列哪个顶点上 ( )（A）111（B） 11（C） 0（D）110二、填空题11 根据通道数据传输期中信息传输方式的不同，通道可分为字节多路、_和_三类通道。12 设计何种系列机属于_，系列机内不同型号计算机的组织属于_。13 模拟指用机器语言解释实现_，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为_。14 阵列机开发并行
4、性的途径是_，是利用并行性中的_。15 _是指各段可以进行不同的连接，以实现不同功能的流水线。16 流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占_之比，也称流水线设备的_。17 从计算机系统中处理数据的角度来讲，并行性等级从低到高分别是_、位并字串、_和全并行。18 数组多路通道适合于连接多台_速设备，通道“数据宽度” 为_。19 SIMD 计算机的互连网络中，操作方式有_、_、_三种。20 多立方体网络的控制方式有_、_和单元控制。三、简答题21 什么是虚拟存储器? 它有什么特点和作用 ?22 采用重叠方式解决访主存冲突问题，具体的解决办法是什么?23 简述在流水机器中全局性相关的概念及处理
5、全局性相关的方法。24 流水线的特点是什么?25 简述超长指令机系统设计的基本原则。四、简单应用题25 编号为 0、1、2、1 5 的 16 个处理器用 PM21 单级互连网络瓦连。(1)写出所有各种单级 PM2I 的互连函数的一般式。(2)计算与 5 号处理器直接相连的处理器。26 写出所有各种单级 PM2I 的互连函数的一般式。27 计算与 5 号处理器直接相连的处理器。28 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 Tp、加速比 Sp 和设备利用率Ep。五、综合应用题28 向量 A 和 B 各
6、有 6 个元素，计算向量点积29 若在顺序方式下，一次“加” 需 4t，一次“乘”需 3t，求执行完 A.B 所需的时间。30 在如下图所示的静态双功能流水线上计算 A.B，其中， 1235 为加法流水线，145 为乘法流水线，输出可直接返回输入，延迟时间和功能切换的时间忽略不计。设计合理的算法，使完成 A.B 的时间最少。画出流水时空图，并标出全部算完的时间。30 从多级层次结构出发，计算机系统可以有许多不同的设计思路。31 简述这几种设计思路。32 根据多级层次结构，画图显示由上往下设计的主要步骤。全国自考（计算机系统结构）模拟试卷 7 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 B【试题解
7、析】 计算机系统结构层次由高到低分别为：应用语言机器级、高级语青机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级、微程序机器级。2 【正确答案】 B【试题解析】 下面足必须记住的几个典型的例子：存储器操作并行的典型例了是并行存储器系统和相联处理机，处理机操作步骤并行的典型例子是流水线处理机，处理机操作并行的典型例子是阵列处理机，指令、任务、作业并行的典型例子是多处理机。3 【正确答案】 D【试题解析】 虚拟存储器是一个主存一辅存两级存储层次。它对应用程序是完全透明的，使应用程序不必作任何修改就可以在系统上运行。但是，在操作系统中必须配置相应的管理软件，能对其虚实外部地址的映像和变换、
8、程序的换道、程序由辅存渊入主存、主存页面的替换、存储保护等进行管理，所以对系统程序员来说是不透明的。4 【正确答案】 B【试题解析】 “从中间开始”向两边设计可以克服“由上往下”和“由下往上”两种设计中软、硬件设计分离和脱节的致命缺点。这是通用机一般采用的方法。5 【正确答案】 B【试题解析】 微指令都是有硬件直接执行的。6 【正确答案】 C【试题解析】 按 CISC 方向发展和改进指令系统可以分别从面向目标程序、面向高级语言、面向操作系统的优化实现三个方向来叙述。7 【正确答案】 A【试题解析】 从流水线中各功能段之间是否有反馈回路的角度，可以把流水线分为线性流水线和非线性流水线。8 【正确
9、答案】 C【试题解析】 输入输出系统的发展经历了 3 个阶段，相对应于 3 种方式，即程序控制 IO(包括全软件的、程序查询的、中断驱动的)、直接存储器访问(DMA)及 IO 处理机方式。9 【正确答案】 D【试题解析】 开发并行的途径主要有 3 种，分别是时间重叠、资源重复和资源共享。10 【正确答案】 A【试题解析】 每个处理单元只能直接连到其二级制编号的某一位取反的其他三个处理单元上。二、填空题11 【正确答案】 选择 数组多路【试题解析】 根据通道数据传输期中信息传输方式的不同，通道可分为字节多路、数组多路和选择三类。12 【正确答案】 计算机系统结构 计算机组成【试题解析】 设计何种
10、系列机属于计算机系统结构，系列机内不同型号计算机的组织属于计算机组成。13 【正确答案】 软件移植 虚拟机【试题解析】 模拟指用机器语言解释实现软件移植，进行模拟的机器称为虚拟机，被模拟的机器称为宿主机。14 【正确答案】 资源重复 同时性【试题解析】 阵列机开发并行性的途径是资源重复，是利用并行性中的同时性。15 【正确答案】 多功能流水线【试题解析】 多功能流水线指各段可以进行不同的连接，以实现不同功能的流水线。16 【正确答案】 整个运行时间 时间利用率【试题解析】 流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占整个运行时间之比，也称流水线设备的时间利用率。17 【正确答案】 位字符串 位
11、片串字并【试题解析】 从计算机系统中处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可以分为四级，分别是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。18 【正确答案】 高 定长块【试题解析】 数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备。19 【正确答案】 同步 异步 同步与异步组合【试题解析】 STMD 计算机的的互连网络中，操作方式有同步、异步、同步与异步组合三种。20 【正确答案】 部分级控制 级控制【试题解析】 控制方式是对各个交换开关进行控制的方式，以多级立方体网络为例，它可以有三种：级控制、单元控制、部分级控制。三、简答题21 【正确答案】 虚拟存储器是以主存与辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得
12、程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器。虚拟存储器的地址空间可以大到 CPU 的最大寻址范围。为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器，其余的地址空间映像到外存储器，这样使得存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。22 【正确答案】 采用重叠方式要解决好“取指 k+1”和“分析 k”在时间上重叠时的访主存冲突问题，具体的解决办法有三种。 (1)将操作数与指令分开放在两个各自独立编址、又可同时访问的存储器中。缺点是主存总线控制及软件设计都比较麻烦。 (2)让主存采用多个分体交叉并行的组成方式，存在的问题是有时会发生分体冲突而无法并行。 (3)
13、在采用多分体交叉的并行主存基础上，再增设采用先进先出方式工作的指令缓冲器，让主存能插空将后续的指令预取进指令缓冲器。23 【正确答案】 全局性相关是指转移指令与其后续指令之间的相关。处理方法有以下几种。(1)猜测法，猜选其中一个分支继续流入，待条件码形成后再决定是继续执行，还是作废后按另一条分支重新流入。(2)提前形成转移所需的条件，包括指令内或程序段内条件码的提前生成。(3)加快短循环程序的处理，判断如属于短循环，将循环体各指令一次取入指令缓冲器中，停止预取指令；猜选分支恒选循环分支。(4)采取延迟转移，不必增加硬件，在编泽生成目标指令程序时，将转移指令与其前面不相关的一条或多条指令交换位置
14、，让成功转移总是延迟到这一条或多条指令执行之后再进行。24 【正确答案】 (1)流水线处理的任务必须是连续的。(2)流水线中子任务应有一个专门的部件来实现。(3)在流水线的功能部件之后，需要有一个用于保存本功能段执行结果的缓冲寄存器。(4)流水线中各功能段执行时间应尽量相等。(5)流水线需要有装入时间和排空时间。25 【正确答案】 (1)设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令。(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件。(3)含有大量的数据流通路和功能部件，由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单。(4)在编译阶段完成超长指
15、令中多个可并行操作的调度。四、简单应用题26 【正确答案】 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 1627 【正确答案】 与 5 号处理器直接相连的处理器为：1，4，6，3，7，9，13。28 【正确答案】 若使用单处理机，P=1，T 1=6。五、综合应用题29 【正确答案】 需 3t6+4t5=38t30 【正确答案】 设计算法为：(a 1b1+a2b2)+(a3b3+a4b4)(a5b5+a6b6) 流水时空图如下图所示。31 【正确答案】 从多级层次结构出发，计算机系统有“由上往下” 、“由下往上”和“由中间开始 ”向两边设计等三种不同的设计思路。32 【正确答案】 设计步骤如下图所示。第一步：确定这一级的基本特征。第二步：设计或选择面向这种应用的高级语言。第三步：设计适于所有高级语言编译的中间语言。第四步：设计面向这种应用的操作系统。第五步：设计面向所用编译程序和操作系统的机器语言。第六步：设计面向机器语言的微指令及其硬件实现。
