2016年4月自考計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(02325)試題及答案解析

1、2016年4月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 試卷（課程代碼02325）本試卷共 3 頁，滿分 l00 分，考試時(shí)間 l50 分鐘。 考生答題注意事項(xiàng)：1本卷所有試題必須在答題卡上作答。答在試卷上無效， 試卷空白處和背面均可作草稿紙2第一部分為選擇題。必須對(duì)應(yīng)試卷上的題號(hào)使用2B 鉛筆將“答題卡”的相應(yīng)代碼涂黑。3第二部分為非選擇題。必須注明大、小題號(hào)，使用 05 毫米黑色字跡簽字筆作答。 4合理安排答題空間，超出答題區(qū)域無效。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）在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將其選出并將“

2、答題卡” 的相應(yīng)代碼涂黑。未涂、錯(cuò)涂或多涂均無分。1以軟件為主實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為p26A .模型機(jī)器B.模擬機(jī)C.虛擬機(jī)器 D.實(shí)際機(jī)器2.下列關(guān)于系列機(jī)軟件兼容描述正確的是 p40A. 系列機(jī)軟件必須保證向后兼容，力爭向前兼容B. 系列機(jī)軟件必須保證向下兼容，力爭向前兼容C. 系列機(jī)軟件必須保證向前兼容，力爭向上兼容D. 系列機(jī)軟件必須保證向下兼容，力爭向后兼容3 .浮點(diǎn)數(shù)階值采用二進(jìn)制p 位、尾數(shù)基值位 rm，則該浮點(diǎn)數(shù)的最大階值為P63A.2pB. 2p-1p-1p-1C.2p-1D.2p-1-14. 為了使任何時(shí)候所需的信息都只用一個(gè)存儲(chǔ)周期訪問到，信息在主存中存放的地址要求 是 p73A

3、 .地址最低位為 0B.地址最高位為 0C.該信息寬度的一半 D.該信息寬度的整數(shù)倍5.存儲(chǔ)器的最大頻寬是指 p98A .存儲(chǔ)器瞬時(shí)訪問的頻寬B. 存儲(chǔ)器最大的傳輸速率C. 存儲(chǔ)器連續(xù)訪問時(shí)的頻寬D. 存儲(chǔ)器的實(shí)際傳輸速率6.總線控制定時(shí)查詢方式的控制線的線數(shù)為p111A.rlog2NqB. 1+ log2NnC.2+ilog2NnD.3+rlog2Nq7. 存儲(chǔ)層次構(gòu)成的主要依據(jù)是 p127A. CPU 的速度B.主存器件C.程序設(shè)計(jì)語言 D.程序的局部性8. 相聯(lián)存儲(chǔ)器的訪問依據(jù)是A .內(nèi)容 B.地址C.速度 D.周期9.并行向量處理的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是A 交換開關(guān) B.縱橫交叉開關(guān) C.單總線

4、D.多總線10. 從指令和數(shù)據(jù)的多倍性來看，陣列機(jī)屬于A 單指令流單數(shù)據(jù)流B. 單指令流多數(shù)據(jù)流C. 多指令流單數(shù)據(jù)流D. 多指令流多數(shù)據(jù)流第二部分 非選擇題二、填空題 （本大題共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分） 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。11._軟件的功能可以用 _硬件或_固件實(shí)現(xiàn)。12._指令由 _操作碼和_地址碼兩部分組成。 p7513._ 計(jì)算機(jī)應(yīng)用可歸納為向上升級(jí)的 4 類：數(shù)據(jù)處理、 _ 信息處理 _、_知識(shí)處理 _和智能處理。 p44p4514.浮點(diǎn)數(shù)下溢處理的精度損失對(duì)_ _系統(tǒng)程序和 _應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者都是透明的。 p6915 適當(dāng)選擇好 Cache 的容量、塊的大小、組相

5、聯(lián)的 組數(shù)_ 和組內(nèi)的塊數(shù)_,可以保證有較高的命中率。16._能夠并行讀出多個(gè) CPU 字的單體多字和 _多體單字 _、 _多體多字 _ 的交叉訪問主存系統(tǒng)被稱為并行主存系統(tǒng)。 p10017.中斷系統(tǒng)的軟、硬件功能分配實(shí)質(zhì)上是中斷_處理程序軟件 _ 和中斷 _響應(yīng)硬件_ 的功能分配。 p10718._頁式存儲(chǔ)是把 _主存空間和 _程序空間都機(jī)械地等分成固定大小的頁， 按頁順序編號(hào)。 p13119. 主存空間數(shù)據(jù)相關(guān)是相鄰兩條指令之間出現(xiàn)對(duì)主存_同一單元 _ 要求_先寫而后讀 _ 的關(guān)聯(lián)。20 .將二維數(shù)組中各元素在存儲(chǔ)器中 _錯(cuò)位_存放可以使行或列的各元素都能并行訪問，但會(huì)造成 _主對(duì)角線 _

6、上各元素的并行訪問沖突。三、簡答題 （本大題共 5 小題，每小題 6 分，共 30 分） 請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。21. 簡述指令字格式優(yōu)化的措施。 p80答： 采用擴(kuò)展操作碼，并根據(jù)指令的頻度Pi的分布狀況選擇適合的編碼方式，以縮短操作碼的平均碼長； 采用多種尋址方式， 以縮短地址碼的長度， 并在有限的地址長度內(nèi)提供更多的地址信息； 采用 0、1、 2、 3 等多種地址制，以增強(qiáng)指令的功能；在同種地址制內(nèi)再采用多種地址形式， 讓每種地址字段可以有多種長度， 且讓長操作碼與 短操作碼進(jìn)行組配；在維持指令字在存儲(chǔ)器中按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的前提下，使用多種不同的指令字長度。22. 簡述引入數(shù)據(jù)表示的原則。 p

7、61答：看系統(tǒng)的效率是否有顯著提高，包括實(shí)現(xiàn)時(shí)間和存儲(chǔ)空間是否有顯著減少；實(shí)現(xiàn)時(shí)間是否減少又主要看主存和處理機(jī)之間傳遞的信息量是否減少；看引入這種數(shù)據(jù)表示后，其通用性和利用率是否提高。如果只對(duì)某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)效率 高、而對(duì)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)效率低，或應(yīng)用較少，將導(dǎo)致性價(jià)比下降。23. 簡述數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳輸方式。p119答：數(shù)組多路通道在每選擇好一臺(tái)設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定 K 個(gè)字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才能釋放總線，通道再去選擇下一臺(tái)設(shè)備，再傳送該設(shè)備的 K 個(gè)字節(jié)。如此，以成組方式輪流交叉地為多臺(tái)高速設(shè)備服務(wù)。設(shè)備要想傳送N 個(gè)字節(jié)，就需要先給N/K次申請(qǐng)使用通道總線才行。24. 簡述機(jī)群

8、系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的并行系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。答:系統(tǒng)有高的性能價(jià)格比；系統(tǒng)的開發(fā)周期短；系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好；系統(tǒng)的資源利用率高；用戶投資風(fēng)險(xiǎn)??；用戶編程方便。25 .簡述 SIMD 系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。答：結(jié)構(gòu)不要過于復(fù)雜，以降低成本；互聯(lián)要靈活，以滿足算法和應(yīng)用的需求；處理單元間信息交換所需傳送步數(shù)盡可能少，以提高速度性能；能用規(guī)整單一的基本構(gòu)件組合而成，或經(jīng)多次通過或多級(jí)連接來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的互聯(lián)，使模塊性好，以便于用 VLSL 實(shí)現(xiàn)并滿足系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。四、簡單應(yīng)用題(本大題共 2 小題，每小題 10 分，共 20 分) )請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。26給出 N=8 的蝶式變換，如圖題 26 圖所示。寫出互連

9、函數(shù)關(guān)系。如果采用 omega 網(wǎng)絡(luò)，需幾次通過才能完成此變換？0 d-。07L-。7題 26 圖解： 互聯(lián)函數(shù)關(guān)系：f(P2PlPo)=PoP1P2如果處理單元設(shè)有屏蔽位控制硬件，可讓PEr PR、PE 和 PE 均處于屏蔽，PE、P、P和 PE為活躍，只需要在 omega 網(wǎng)絡(luò)上通過一次，傳輸路徑無冗余。如果處理單元未設(shè)置屏蔽位控制硬件，就需要在omega 網(wǎng)絡(luò)上通過兩次，此時(shí)，傳輸路徑 就會(huì)出現(xiàn)很多冗余。27.由 3 位數(shù)(其中最低位為下溢處理的附加位)經(jīng) ROM 查表舍入法，下溢處理成 2 位結(jié)果,設(shè)計(jì)使下溢處理平均誤差接近于0 的 ROM 表，列出 ROM 編碼表的地址與內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)

10、系。解：3 位數(shù)的 ROM 下溢處理表共有 23=8 個(gè)地址，地址碼為 000111，每個(gè)地址存放一個(gè)處 理結(jié)果。下溢處理平均處理誤差接近于0 的 ROM 處理表如圖 27 所示地址000001010011100101110111內(nèi)容0001011010111111圖 27五、綜合應(yīng)用題( (本大題共 2 小題，每小題 10 分，共 20 分) )請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上作答。28 如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備的時(shí)間T5為 10 卩 s，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要的時(shí)間TD為 0.5s。(1)某低速設(shè)備每隔 500is發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，至多可接幾臺(tái)這種設(shè)備？(2)對(duì)于題 28 表所示的低速設(shè)備，一次通信

11、傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024 個(gè)字節(jié)，則哪些設(shè)備可掛？哪些設(shè)備不可掛？設(shè)備ABCDEF設(shè)備速率1/0.11/0.61/0.21/0.251/0.81/0.55fi/B -e1題 28 表AF 設(shè)備的速率解： 低速設(shè)備每隔5001?發(fā)出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求，掛低速設(shè)備的通道應(yīng)按字節(jié)多路通道方式工作，極限流量：fmax.byte= 1/(Ts+TD)如果所掛的臺(tái)數(shù)為m,設(shè)備的速率fi實(shí)際就是設(shè)備發(fā)出的字節(jié)傳送請(qǐng)求的間隔時(shí)間的倒數(shù), 相同設(shè)備，速率之和為mfo為了不丟失信息，應(yīng)滿足：1/(TS+TD)m f于是 m 應(yīng)滿足：m1/(TS+TD) =500/(10+0.5)=48所以至多可掛 48 臺(tái)低速設(shè)備。2如題湖表所示為低速設(shè)備,此通道是選擇通道如果通道上掛有m臺(tái)設(shè)螯，則 選擇姻道的扱限流重為：限制通道上所掛的設(shè)備速率噸/? V 廠夕旳期（1分）丄+ （X 5a即W L 96E聲“（1分）根據(jù)題郭表可卿，只能掛iJE#設(shè)執(zhí)心*ASC.D設(shè)備因?yàn)樯徛食^丿5宀 所以不能掛。（1分）29.有以下 FORK、JOIN 寫成的在多處理機(jī)上并行執(zhí)行的程序：10 U=A+BFORK 3020 V=U/BJOIN 2GOTO 4030 W=A*UJOIN 240 FORK 6050 X=W-