2014年4月自考02325計算機結構系統(tǒng)試題及答案含解析

計算機系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)，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(shù)尾數(shù)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(tǒng)中，支持操作系統(tǒng)實現(xiàn)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(diào)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(tǒng)的新指令。

5、【單選題】采用組相聯(lián)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(shù)

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(lián)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(lián)映像指的是各

組之間是直接映像，而組內(nèi)各塊之間是全相聯(lián)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(shù)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(wǎng)絡是“加減2i”單級網(wǎng)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(shù)

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(wǎng)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(shù)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(wǎng)絡是一種

多級混洗交換網(wǎng)絡

單級立方體網(wǎng)絡

A:

多級全排列網(wǎng)絡

B:

多級立方體網(wǎng)絡

C:

答D:案：D

解析：多級立方體網(wǎng)絡包含STARAN網(wǎng)絡、間接二進制n方體網(wǎng)絡等。

10、【單選題】多處理機程序段的指令之間存在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)相關|先寫后讀|不行|不行，特殊情況下滿足交

換律可以數(shù)據(jù)反相關|先讀后寫|適當同步控制，可以并行|不行數(shù)據(jù)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(tǒng)處理數(shù)據(jù)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(xiàn)并行性。如傳統(tǒng)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(lián)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(shù)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(tǒng)結構是透明的。浮點數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

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?qū)傩?，但從某個角度看似乎不存在，稱

為透明性現(xiàn)象。通常，在計算機系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)結構不透明的有：浮點數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結構之間的關系及引入高級數(shù)據(jù)表示的基本原則。

答案：（1）數(shù)據(jù)表示：計算機硬件能夠直接識別、指令集可以直接調(diào)用的數(shù)據(jù)類型。所

有數(shù)據(jù)類型中最常用、相對比較簡單、用硬件實現(xiàn)比較容易的幾種。數(shù)據(jù)結構：由軟件進

行處理和實現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)類型。研究：這些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)結構要通過軟件映像變換成機器所具有的各種數(shù)據(jù)表示實

現(xiàn)。數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)。參考2.1.1節(jié)（3）引入高級數(shù)據(jù)表示的基本原則一方

面是看系統(tǒng)的效率有否提高，即是否減少了實現(xiàn)時間和所需的存貯空間。衡量實現(xiàn)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(xiàn)時間就會越少。另一方面，引入這種數(shù)據(jù)表示后，其通用性和利用率是否高。如果只

對某種數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)效率很高，而對其他數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)效率很低，或者引入這種數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)表示。

15、【問答題】簡述實現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)移圖；(2)寫出其流水線的最佳調(diào)度方案及此時的

最大吞吐率。

答案：（1）根據(jù)預約表中各個行打“√”的拍數(shù)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(zhuǎn)換得

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

遲如下所示調(diào)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(diào)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(lián)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(nèi)部、指令之間

解析：指令內(nèi)部：一條指令內(nèi)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(shù)尾數(shù)基值增大，可使運算中的精度損失________，可表示數(shù)的精度

________。

答案：變低，變低

解析：

浮點數(shù)的一般格式如下：浮點數(shù)可表示實數(shù)域中的值范圍如下所示：

浮點數(shù)尾數(shù)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(shù)變多3）數(shù)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(tǒng)軟硬件功能分配實質(zhì)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(tǒng)采用軟硬件結合的好處是，中斷響應用排隊器硬件實現(xiàn)，可以加快響應和

斷點現(xiàn)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(tǒng)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(shù)據(jù)寬度是指I/O設備取得________后所傳送數(shù)據(jù)的總量；數(shù)據(jù)通路寬度是

________的物理寬度。

答案：I/O總線，數(shù)據(jù)總線

解析：數(shù)據(jù)寬度和數(shù)據(jù)通路寬度是兩個不同的概念。數(shù)據(jù)寬度是指I/O設備取得I/O總線

后所傳送數(shù)據(jù)的總量，可能要經(jīng)過多個時鐘周期分次傳送來完成。數(shù)據(jù)通路寬度是數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)

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

指利用計算機及所配的系統(tǒng)軟件支持來編寫解決具