2020年10月份高等教育自学考试全国统一命题计算机系统结构试题

2020年10月份高等教育自学考试全国统一命题

计算机系统结构试题

课程代码：002325

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.在多用户机器中，应用程序员不能使用的指令是

A.“访管”指令 B.“访存”指令 C.“启动I/O”指令 D “算术运算”指令

2.浮点数机器字长和尾数位数一定时，如果尾数基值r_m增大，则运算中的精度损失和表示的精度分别会

A.减少和降低 B.增大和提高 C.增大和降低 D.减少和提高

3、机器指令执行结果出现异常引起的中断是

A.机器校验中断

B.I/O中断

C.程序性中断

D.外中断

4.与虚拟存储器的等效访问速度无关的是

A.主存的容量   B.页面地址流   C.页面调度策略 D.辅存的容量

5.“一次重叠”中消除“指令相关”，下列方法中最佳的是

A.不准在程序执行过程中修改指令

B.增设相关专用通路

C.推后下一条指令的执行

D.推后下一条指令的分析

6.程序在主存中的定位技术不包括

A.静态再定位 B.动态再定位 C.虚实地址映像表  D自动再定位

7.现有0~15编号的16个处理器采用PM2+3单级网络互连，则与13号处理器相连的处理器编号是

A.1    B.5   C.7      D.14

8.下列关于多处理机系统的任务粒度描述，不正确的是

A.任务粒度的大小会显著影响多处理机的性能和效率

 B.任务粒度过小，系统的并行度会提高，则性能会提高

 C.任务粒度过小，系统的辅助开销增大，则性能会下降

 D.任务粒度过大，系统的并行度会降低，则性能会下降

9.下列关于数据流计算机的描述，不正确的是

A.数据流计算机的主要目的是为了提高对操作级并行的开发水平。

B.数据流计算机擅长处理具有很强数据相关且并行性不高的任务

C.数据流计算机需要花费较多的辅助开销和存储空间用于数据建立、识别和处理标记。

 D. 数据流计算机对标量运算非常有利，而对数组、递归及其他操作较难管理

10.能够被硬件识别并执行的程序是

A.微指令程序

B.高级语言程序

C.汇编语言程序

D.人工智能语言程序

二、填空题：本大题共10小题，每小题2分，共20分

11.计算机系统设计的主要任务包括系统结构、 组成_和_实现_的设计

12.从多级层次结构出，计算机系统设计的方法包括“从上往下”设计“从下往上”设计和“从中间开始向两边”设计

13.根据信息传送方式的不同，通道可分为 字节多路通道、数组多路通道和选择通道

14.当Cachec块失效，将主存块装入Cache又出现Cache块冲突时，Cache存储采用的替换算法有 FIFO 算法或LRU 算法

15.部件内部的各个处理子部件之间的流水称为部件级 ，而处理机的各部件之间的流水则称为处理机级。

16.中断响应次序是用  排队器 硬件实现，中断处理次序可以通过设置的中断级屏蔽位寄存器的值加以改变。

17、交换开关的连接方式包括 交换 、    直连    、上播和下播.

18.标量流水线处理机解决全局相关问题的方法包括使用猜测法、加快和提前形成条形码、 采取延迟转移和加快短循环程序的处理

 19.对称多处理机的各个处理器的地位是均等的，可以同等地访问 共享存储器、I/O设备   和运行操作系统

20.超标量处理机是利用资源重复 ，设置多个执行部件寄存区堆端口，而超流水线处理机而是侧重开发 时间并行性    。在公共的硬件上采用较短的时钟周期来提高速度。

三．简答题：本大题共5小题，每小题6分，共30分。

21.简述总线控制的三种方式及各需要增加用于总线控制的控制线根数

串行连接：所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发出请求使用总线的申请。需要3根控制线；定时查询：总线上每个部件通过“总线请求”线发出请求，若总线处于空闲“总线忙”信号未建立，则总线控制器收到请求后，让计数器开始计数，定时查询各部件以确定是谁发出的请求。需要2+log2N控制线。独立请求：共享总线的每个部件各自有一对“总线请求”和“总线准许”线，需要2N+1根控制线

22.简述提出虚拟存储器的原因并根据存储映像算法的不同写出虚拟存储器主要的三种存储管理方式

虚拟存储器是因主存容量满足不了要求而提出来的；根据存储映像算法的不同，可以有多种不同的存储管理方式的虚拟存储器，其中有段式 页式 段页式三种方式

23.简述阵列处理机和流水线处理机的区别

（1）与流水线处理机相比，阵列处理机利用的是资源重复，而不是时间重叠；利用的是并行性中的同时性，而不是并发性。

（2）阵列处理机提高速度主要是靠增大处理单元数；比起向量流水处理机主要靠缩短时钟周期来提高速度的潜力要大的多。

（3）阵列处理机使用简单、规整的互连网络来确定处理单元间的连接。

（4）阵列处理机在机间互连比固定结构的单功能流水线灵活

24.简述设计RISC计算机的基本技术

（1）按照设计RISC的一般原则来设计（2）逻辑实现采用硬联和微程序相结合（3）在CPU中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口

25.简述多处理机的概念并根据硬件构形不同写出多处理机的两种类型

多处理机是指两台以上的处理机，共享I/O子系统。机间经共享主存或高速通信网络通信，在同一操作系统控制下协同求解大而复杂的计算机系统。根据硬件构形不同，多处理机分为紧耦合和松耦合两种不同构形的处理机。

四、简单应用题：本大题共2小题，每小题10分。共20分，

26.有一个由Cache和主存组成的两级存储系统：主存的容量为100MB,访问时间为200ns，主存每MB的价格为1元；Cache的容量为4MB，访问时间为10ns，Cache每MB的价格为50元。该系统运行某程序，在一段时间内，访问Cache的次数为1980次，访问主存的次数为20次。要求：

1）计算该存储系统每MB的平均价格

2）计算系统运行该程序时Cache的命中率

3）计算该存储系统的平均访问时间

4）计算该存储系统的访问频率。

 

27.实现8个处理单元互连的PM2I单级网络，要求：

（1）写出所有单级PM2I互连函数的一般式。

（2）5号处理单元用PM2I单级网络可将数据直接传送到哪些处理单元上？

（3）该PM2I单级网络中两个处理单元的最大距离是多少？

 

五、综合应用题：本大题共2小题，每小题10分。共20分

28.设有如下K₁,K₂....K₆的累加和程序段：

K₁=K₁+K₂

K₃=K₃+K₄

K₅=K₅+K₆

K₁=K₁+K₃

K₁=K₁+K₅

(1) 试用FORK、JOIN语句将其改写成可在多处理机上并行执行的程序。

 

(2) 画出该程序在2台处理机读的系统上运行的时间关系示意图。

 

29. 有一个5段的单功能非线性流水线，各段执行时间均为△t，需经7△t才能完成一个任务，其预约表如题29表所示：

（1）分别写出延迟禁止表F、初始冲突向量C。

（2）画出流水线状态转移图。

（3）求出最小平均延迟及其调度时的最佳方案。

时间 功能段|	1	2	3	4	5	6	7
S1	√						√
S2		√			√
S3			√	√
S4				√			√
S5					√	√