《計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》及參考答案

《計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題一一、單項選擇題頁式虛擬存儲器的地址變換對于 D 是透明.A.操作系統(tǒng)設(shè)計者 B.任何程序員 C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計者 D.應(yīng)用程序2．以下各類中斷中，屬于自愿中斷的是 C .A.外部中斷 B.I/O中斷 C.執(zhí)行“訪管”指令 D.機器校驗中斷高速外部設(shè)備磁盤機適合連接于 C .頁式虛擬存儲器頁表的作用是 A .B.僅反映虛頁是否調(diào)入主存C.反映主存實頁與CacheD.反映虛頁在輔存的存儲情況軟件和硬件的功能在邏輯上是 C .D.軟件優(yōu)于固件計算機中最優(yōu)化的操作碼編碼方法是 D .碼碼C.擴展操作碼 D.哈夫曼編碼從計算機系統(tǒng)執(zhí)行程序的角度看，并行性等級由低到高分為四級 A .指令內(nèi)部——指令之間——進程之間——B．指令之間——指令內(nèi)部——進程之間——C．進程之間————指令內(nèi)部——D．程序之間——進程之間——指令之間——計算機系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)機器級的直接上層是 D .傳統(tǒng)機器級 B．高級語言機器C．應(yīng)用語言機器級 D．匯編語言機器級全相聯(lián)地址映像是指 A .任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B.一個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C.組之間是固定的，而組內(nèi)任何虛頁可以裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝10．對于同一系列機，必須保證軟件能夠 C .向前兼容，并向上兼容 B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力爭向上兼容D．向后兼容，力爭向下兼容設(shè)有16個處理單元的并行處理機系,采用共享主存的方.若同時存取16個數(shù)據(jù),為避免存儲器訪問沖突,共享主存的多體數(shù)量應(yīng)該為 C 才合.A.15 B.16 C.17 D.19軟件兼容的根本特征是 C .向前兼容 B.向后兼容 C.向上兼容 D.向下兼容在下列機器中，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件兼容的機器是 B .完全不同種類的機型 B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的機器 C.宿主機和目標(biāo)機 D.虛擬14．輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對 C 是透明的。A.操作系統(tǒng)程序員 B.所有類別的程序員C.應(yīng)用程序員 D.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計師15.在下列各項選擇中，對于機(匯編)語言程序員透明的是 D .一、單項選擇題在流水機器中，全局性相關(guān)是指 B .“先讀后寫”相關(guān) D.“先寫后讀”相以下不屬于多處理機操作系統(tǒng)類型的是 A .A．Windows操作系統(tǒng) B．主從型操作系C．浮動型操作系統(tǒng) D．各自獨立型操作系統(tǒng)下列不是數(shù)據(jù)流計算特點的是 D A.設(shè)置狀態(tài)若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān)，也不存在全局性相關(guān)，則 B .消除“一次重疊”中的“指令相關(guān)”最好方法是 B .A.不準(zhǔn)修改指令 B.設(shè)置相關(guān)專用通路C.推后分析下條指令 D.推后執(zhí)行下條指令6．流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括A.A.數(shù)據(jù)寬度B.吞吐率C.加速比按照弗林對處理機并行性定義的分類原則，陣列機ILLIACIV屬于 B A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD設(shè)8個處理器編號分別為0，1，2，…，7用Cube0互聯(lián)函數(shù)時，第7號處理機可以與第 D 號處理機相聯(lián).A.0 B.2 C.4 D.6多端口存儲器適合于連接 B .松耦合多處理機 B．緊耦合多處理機C．機數(shù)很多的多處理機 D．機數(shù)可變的多處理機以下不屬于堆棧型替換算法的是 A .先進先出法 B．近期最久未用過C．近期最少使用法 D．頁面失效頻率法解決主存空間數(shù)相關(guān)的辦法是 C .基址值一次相關(guān)直接通路法B.基址值二次相關(guān)直接通路法 C.通用寄存器組相關(guān)專用通路相關(guān)法D.推后讀法12.一般來說,以下替換算法中,效果最優(yōu)的替換算法是C.A.LRU替換算法13.低速外部設(shè)備適合連接于B.FIFO替換算法B .C.OPT替換算法D.RAND替換算法通道流量是在某個時期里單位時間內(nèi)傳送的字節(jié),這個時期是 C .通道開始選擇設(shè)備期B.B.通道數(shù)據(jù)傳送期D.CPU,I/O管理程序的期間ILLIACIV屬于 B A.多處理機推后讀解決數(shù)據(jù)相關(guān)的最適于 C .基址值一次相關(guān) B.基址值二次相關(guān) C.通用寄存器組相關(guān) D.主存空間數(shù)相關(guān)一般來說,以下替換算法,效果最差的替換算法是 D .LRU替換算法 B.FIFO替換算法 C.OPT替換算法 D.RAND替換算法實現(xiàn)緊耦合多處理機機間通信的是 C .A.共享總線B.消息傳送系統(tǒng)C.共享主存D.共享I/O通道19．解決數(shù)據(jù)相關(guān)的推后讀方法最適合于C.基址值一次相關(guān) B.基址值二次相關(guān) C.通用寄存器組相關(guān) D.主存空間數(shù)相關(guān)以下頁式管理替換算法中,不屬于堆棧型替換算法的是 D .A.近期最少使用法 B.近期最久未用法 C.隨機替換算法 D.優(yōu)化替換算法一般來說,,A.LRU替換算法最好的替換算法的是B.FIFO替換算法C.C.OPT替換算法 D.RAND替換算法二、填空題并行性指并發(fā)性和通道程序是由管理程序根據(jù)兩重含義.生成的.通道程序指令構(gòu)成.機器硬件能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型叫做 .程序局部性指程序在空間上的局部性和在 上的局部性.自定義數(shù)據(jù)表示包括帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示兩7．流水線按處理級別可分為 級、指令級和處理機級三.8．?dāng)?shù)據(jù)寬度是I/O設(shè)備取得 后所傳數(shù)據(jù)的總.主存空間數(shù)據(jù)相關(guān)是之間出現(xiàn)對主存同一單元要的關(guān)聯(lián).陣列處理機主要通過 重復(fù)實現(xiàn)空間上的并.開發(fā)計算機系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)和資源共享這三種方.自定義數(shù)據(jù)的表示形式有兩種，它們和數(shù)據(jù)描述.就其本質(zhì)而言，并行性包含的二重含義.程序局部性包括 上的局部性和在 上的局部性.程序局部性是指程序在 上的局部性和在 上的局部性.計算機仿真用微程序解釋，計算機模擬解.流水線按處理級別可分為操作部件級、指令級和 級三種.局部相關(guān)是由于機器要同時解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對同一 或寄存器要求“先寫后讀”.計算機仿真用 解釋，計算機模擬用 解釋.程序局部性是指程序在空間上的局部性和在 上的局部性.在存儲體系中，Cache存儲器對應(yīng)用程序員的，對系統(tǒng)程序員是 的(本題要選擇“透明”或“不透明”)實現(xiàn)程序移植的主要途徑有統(tǒng)一高級語言、 、模擬與仿真.開發(fā)計算機系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)、時間重疊和 這三種方.1．同時性2．廣義指令中提供的參數(shù)3．廣義4．?dāng)?shù)據(jù)表示5．時間6．?dāng)?shù)據(jù)描述符7．部件9條指令先寫后讀．時間重疊．標(biāo)識符數(shù)據(jù)表示．并發(fā)性同時性17．系統(tǒng)18．主存單元19．微程序機器語言程序20．時間21．透明不透明22．采用系列機23二、填空題RISC的漢語含義是 .Cache的作用是為了提高CPU執(zhí)行程序的 .在ILLIACⅣ,任意2個處理單元的最短通信路徑不會超過 .中斷級屏蔽位的作用是 ..管理程序可以根據(jù)“訪管指令”生成 程.通道指令可以構(gòu)程.Cache的作用是為了縮小CPU與 的速度差.在ILLIACⅣ,共包含 個處理單.中斷優(yōu)先權(quán)可以通過 的方法改變..松密耦合多處理機是通過 來實現(xiàn)處理機之間通信.數(shù)據(jù)表示是指 能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類.并行處理機是靠資源 提高運算速度的.在流水機器中，全局性相關(guān)是指由 所引起的相關(guān).對于采取堆棧型替換算法的頁式管理虛擬存儲器,就某一道程序而言,其命中率是隨著程序所獲得的頁面數(shù)的增加而 .陣列處理機是通過 來實現(xiàn)處理機之間通信.具有同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機叫做 .指令的解釋可以分為順序解釋、 、流水解釋三.主存空間數(shù)相關(guān)是指 之間出現(xiàn)對主存同一單元要的關(guān)聯(lián).I/O設(shè)備取得系統(tǒng)總線后，所傳送的數(shù)據(jù)總量，稱_.機器硬件能夠直接識別和引用的 叫做數(shù)據(jù)表.數(shù)據(jù)流機是基于

的計算機模型. n精簡指令系統(tǒng)計算機 和內(nèi)存速度差異 3． -1 改變中斷處理次序 動態(tài)重定 通道 通道 內(nèi)存 10．設(shè)置中斷端屏蔽位11．靜態(tài)重定位12．共享主存或高速通信網(wǎng)絡(luò)通信13．由機器硬件直接14．重復(fù)15．轉(zhuǎn)移指令和后續(xù)指令16．提高17．處理單18．系列機19．重疊解釋20．相鄰兩條指令先讀后寫21．?dāng)?shù)據(jù)寬度22．?dāng)?shù)據(jù)類型23．?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動三、簡答題對于多處理機系統(tǒng)，運用什么運算規(guī)律可以降低減少運算的級數(shù)（降低樹高，這樣做的目的是什么？4.簡要說明數(shù)據(jù)描述符的作用.?并簡述其過程.直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)的方法叫做仿真。統(tǒng)一高級語言：設(shè)計出一種完全通用的高級語言，為所有程序員所用。6和傳統(tǒng)機器的好處是只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計算并行性的開發(fā)。7．答：采用系列機、模擬和仿真、統(tǒng)一高級語言三、簡答題在靜態(tài)再定位方式下,主存物理地址是什么時候形成的,這樣做有什么不足?數(shù)據(jù)流機與傳統(tǒng)計算機的最主要區(qū)別在哪里，該類機器的并行性如何體現(xiàn)?按照弗林（Flynn）5.軟件兼容有哪幾種，哪一種兼容是必需的，為什么？自愿中斷是什么引起的?.根據(jù)你所掌握的知識，哪一種替換算法命中率最高，為什么？全局性相關(guān)是如何產(chǎn)生的，給出至少三種處理全局性相關(guān)的方法.自愿中斷是什么引起的?舉例說明自愿中斷的情況.說明中斷級屏蔽字的作用，按照計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點，它的實質(zhì)是什么？按照弗林分類方法，ILLIACⅣ屬于哪類計算機，它靠什么獲得高速度？指定地方。2．答：模擬的作用是使虛擬機的應(yīng)用軟件可以在宿主機上運行，仿真的作用是用微程序直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)。仿真是用微程序解釋，其解釋程序存在于控制存儲器，模擬使用機器語言程序解釋，其解釋程序存在于主存中。3．答：區(qū)別在于數(shù)據(jù)流機采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式，傳統(tǒng)的計算機則采用控制驅(qū)動的控制方式，體現(xiàn)在只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計算并行性的開發(fā)。4．答：陣列處理機屬于多單指令流多數(shù)據(jù)流。陣列處理機是用簡單規(guī)整的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來確定處理單元的鏈接，采用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將各個處理單元高速靈活聯(lián)系在一起。盡可能多的pe可以無沖突的訪問主存模塊。5．答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機器編制的軟件，不加修改就可運行于比他高（低）檔的機器上。同歸系列內(nèi)的軟件一般應(yīng)做到向上兼容。件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機器上。6．答：在執(zhí)行每條指令時才形成主存物理地址，這樣做的好處是靈活，允許將程序分配在內(nèi)存的任何地方，且允許程序在內(nèi)存中移動。答：當(dāng)目態(tài)程序執(zhí)行到要求輸入/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。答：優(yōu)化替換算法命中率最高，因為可根據(jù)未來實際使用情況將未來的近期不用的頁面替換出去，預(yù)估未來的頁面是用狀況。猜測法、加快和提前形成條件碼、采用延遲轉(zhuǎn)移、加快短循環(huán)程序的處理10/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。11．答：程序狀態(tài)字中包含有中斷級屏蔽位字段，只要操作系統(tǒng)對每一類中斷處理程序的現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位字段，就可以實現(xiàn)所希望的中斷處理次序。操作系統(tǒng)可以用軟的方法改變中斷處理程序中的中斷屏蔽位，即中斷處理采用軟的方法提高靈活性。12．答：是SIMD類型的計算機，采用閉合螺線陣列，任何兩個處理單元之間的短距離不超過n-113．答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機器編制的軟件，不加修改就可運行于比他高（低）檔的機器上。同歸系列內(nèi)的軟件一般應(yīng)做到向上兼容。同時也會有向前兼容和向后兼容，讓現(xiàn)在編制的程序以后都能用，向后兼容是必須的，即按某個時期投入市場的該型號的機器上編制的軟件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機器上。四、方法題160,1,2,…,15,Cube2ShufflePM2+1時,第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.因為N=16，所以n=log216=4；Cube0(10)=Cube0(1010)=1011=11號Shuffle(Shuffle(1010))=Shuffle(0101)=1010=10號PM2+2(10)=(10+2*2)mod16=14號所以第十號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連。160,1,2,…,15,(1)Cube2(2)Shuffle(3)PM2-2時,第8號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.Cube2(8)=Cube2(1000)=1100=12號Shuffle(8)=Shuffle(1000)=0001=1號PM2-2(8)=(8-2*2)mod16=4號8121，4四、方法題1.120.15,0.13,0.12,0.16,0.05,0.06,0.06,0.05,0.03,0.07,0.4,0.8.有兩種碼長的擴展操作碼形式，并分別求出用等長碼和你所設(shè)計的編碼的操作碼平均長度。160,1,2,…,15,Cube2ShufflePM2+1時,第13號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.160,1,2,…,15,Cube0Shuffle（Shuffle）PM2+2時,第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.1．注意：該題有點問題，0.80.40.08只有兩種碼長的擴展操作碼形成，根據(jù)頻度可分成兩組：即編碼如下0.160000.150010.130100.120110.0810000.0710010.0610100.0610110.0511000.0511010.0411100.031111所以pi*li=3*（0.16+0.15+0.13+0.12）+4*（0.08+0.07+0.06+0.06+0.05+0.05+0.04+0.03）等長碼的平均長度是「log2N]=「log212]=4位2．因為N=16，所以n=log216=4；Cube2（13）=Cube（1101）=1001=9號Shuffle（13）=shuffle（1101）=1011=11號PM2+1(13)=(13+2*1)mod16=15號139，11，153．因為N=16，所以n=log216=4；Cube0（10）=Cube（1011）=1011=11號Shuffleshuffle（10）=shuffle（0101）=1010=10PM2+2(10)=(10+2*2)mod16=14所以第13號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連五、綜合題4t.現(xiàn)有向量A=(a0,a1,…,a6),B=(b0,b1,b6),量的加法,即ci=ai+bi,i=0,1,……6.(1)試畫出此流水線完成上述計算的時–空圖,并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況;(2)求出流水線的實際吞吐率和效率.吞吐率=7/(10△t) 效=7/105t12、351、45A=(a0,a1,…,a4),B=(b0,b1,…,b4),C=∑ai*bi,i=0,1,……4.由于1，2，3，5組成加法器；1，4，5組成乘法器。六、綜合題有一個主存–輔存存儲層次.主存共有4個頁面,輔存共有8個頁面,1024.采用全相聯(lián)映像方式,替換算法為近期最少使用法(LRU).畫出主存實地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)；指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因；（假定開始時主存各頁為空）求出命中率.CRAY-167拍.364.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V2+V0③V4←V1*V33.計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.CRAY-167拍.364.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V0+V3③V4←V1*V23.(3) 計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.CRAY-1671拍.464.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V3+V0③V4←V1*V2④V5←V6+V24.(4) 計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.4101→23→4,實際中斷處理完順1→3→4→2,填寫如下表所示中斷級屏蔽位．中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2級中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2級3級4級六、綜合題1．虛頁號 頁內(nèi)位移輔存*** 103位實頁號 頁內(nèi)位移** 102

主存13位 012312位

輔存0123456 7（2421024108382+1+10=1321110（3．時間t123 456789101112地址流121 373546 35311111111444442222255555533333333377776666中所以命中率=5/12中中中中2.(1)和(2)鏈接，與（3）鏈接 1+6+1+1+6+1+63+1+7+1=88拍3.(1)和(2)并行，與（3）鏈接 1+6+1+63+1+7+1=80拍4．(1)和(2)并行，與（3）鏈接再與（4）串行 1+6+1+1+7+1+63+1+6+1+63=151拍5.因為的處理順序是1—3—4—2中斷處理程序級中斷級屏蔽位別 1級2級3級4第1級 0000第2級 1011第3級 1000第4級 1010中斷請求 用戶程序中斷處理程序1 2 3 4③④1 2 3 4①②五、綜合題.4個頁面,8個頁面,1024.采用全相聯(lián)映像方式,替換算法為近期最少使用法(LRU).畫出主存實地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)；指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因；（假定開始時主存各頁為空）求出命中率.5t，.現(xiàn)有向量A=(a0,a1,a6),B=(b0,b1,b6),向量的加法,即ci=ai*bi,i=0,1,……6.某機器要求：二地址指令56493五、綜合題1．（1）輔存主存輔存主存012301234567******1013位3位實頁號 頁內(nèi)位移**10**1012位位（2．主存有4個頁面，實頁號占2位，每頁有1024個字，每頁有10位，輔存有8頁，虛頁碼為3，頁表的行數(shù)為8行。每行的最少位為2+1+10=13，其中實頁號占2位，裝入位占1位1，頁內(nèi)偏移占10位。（3．時間t 1 2 345 67 89101112地址流 1 2 12735 464 5611111155555522222244444777766663333333中 中 中中中（4）命中率=5/122.實際吞吐率=7/(5△t+6△t)=7/11△t效率=（5*7△t）/5*11△t=7/113.5條5條操作碼 地址碼 地址碼3位0003***3位***001******010******011******100******101******零地址是2*2*2*2*2*2=26=64條這樣對于單地址指令可有110和111這兩個碼作為擴展標(biāo)志，因此每個擴展標(biāo)志又可以擴展出3位，則一共有單地址指令2*2*2*2=16條六、綜合題1..41”時對應(yīng)于“開放0”時對應(yīng)于“屏蔽1→23→4,實際中斷處理完順序1→4→3→2,回答下列各問:填寫如下表所示中斷級屏蔽位．中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2級3級4級CRAY-1671拍.464.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V3+V0③V4←V1*V2④V5←V6*V74.(5) 計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.66493中斷處理程序中斷級屏蔽位中斷處理程序中斷級屏蔽位級別1級2級3級4第1級0000第2級1011第3級1001第4級1000中斷請求用戶程序中斷處理程序③④1234②①因為①V2 存儲器②V1 V3+V0③V4 V1×V2④V5 V6+V7所以1（2）可并行，再和3）鏈接1+7+1+63+1+1+1=81拍664操作碼操作碼地址碼地址碼3位 3位 3三地址指令為6條，即：000*** ***001*** ***010*** ***011*** ***100*** ***101*** ***6110 *** **6462*2*2=88《計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題一一、單項選擇題頁式虛擬存儲器的地址變換對于 D 是透明.A.操作系統(tǒng)設(shè)計者 B.任何程序員 C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計者 D.應(yīng)用程序2．以下各類中斷中，屬于自愿中斷的是 C .A.外部中斷B.I/O中斷C.執(zhí)行“訪管”指令D.機器校驗中斷3.高速外部設(shè)備磁盤機適合連接于C.頁式虛擬存儲器頁表的作用是 A .B.僅反映虛頁是否調(diào)入主存C.反映主存實頁與CacheD.反映虛頁在輔存的存儲情況軟件和硬件的功能在邏輯上是 C .D.軟件優(yōu)于固件計算機中最優(yōu)化的操作碼編碼方法是 D .碼碼C.擴展操作碼 D.哈夫曼編碼從計算機系統(tǒng)執(zhí)行程序的角度看，并行性等級由低到高分為四級 A .指令內(nèi)部——指令之間——進程之間——B．指令之間——指令內(nèi)部——進程之間——C．進程之間————指令內(nèi)部——D．程序之間——進程之間——指令之間——計算機系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)機器級的直接上層是 D .傳統(tǒng)機器級 B．高級語言機器C．應(yīng)用語言機器級 D．匯編語言機器級全相聯(lián)地址映像是指 A .任何虛頁都可裝入主存中任何實頁的位置B.一個虛頁只裝進固定的主存實頁位置C.組之間是固定的，而組內(nèi)任何虛頁可以裝入任何實頁位置D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝10．對于同一系列機，必須保證軟件能夠 C .向前兼容，并向上兼容 B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力爭向上兼容D．向后兼容，力爭向下兼容設(shè)有16個處理單元的并行處理機系,采用共享主存的方.若同時存取16個數(shù)據(jù),為避免存儲器訪問沖突,共享主存的多體數(shù)量應(yīng)該為 C 才合.A.15 B.16 C.17 D.1912.軟件兼容的根本特征是C.A.向前兼容B.向后兼容C.向上兼容D.向下兼容在下列機器中，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件兼容的機器是 B .A.完全不同種類的機型 B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的機器 C.宿主機和目標(biāo)機 D.虛擬14．輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對 C 是透明的。A.操作系統(tǒng)程序員 B.所有類別的程序員C.應(yīng)用程序員 D.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計師15.在下列各項選擇中，對于機(匯編)語言程序員透明的是 D .一、單項選擇題在流水機器中，全局性相關(guān)是指 B .“先讀后寫”相關(guān) D.“先寫后讀”相以下不屬于多處理機操作系統(tǒng)類型的是 A .A．Windows操作系統(tǒng) B．主從型操作系C．浮動型操作系統(tǒng) D．各自獨立型操作系統(tǒng)下列不是數(shù)據(jù)流計算特點的是 D A.設(shè)置狀態(tài)若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān)，也不存在全局性相關(guān)，則 B .消除“一次重疊”中的“指令相關(guān)”最好方法是 B .A.不準(zhǔn)修改指令 B.設(shè)置相關(guān)專用通路C.推后分析下條指令 D.推后執(zhí)行下條指令6．流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括A.A.數(shù)據(jù)寬度B.吞吐率C.加速比按照弗林對處理機并行性定義的分類原則，陣列機ILLIACIV屬于 B A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD設(shè)8個處理器編號分別為0，1，2，…，7用Cube0互聯(lián)函數(shù)時，第7號處理機可以與第 D 號處理機相聯(lián).A.0 B.2 C.4 D.6多端口存儲器適合于連接 B .松耦合多處理機 B．緊耦合多處理機C．機數(shù)很多的多處理機 D．機數(shù)可變的多處理機以下不屬于堆棧型替換算法的是 A .先進先出法 B．近期最久未用過C．近期最少使用法 D．頁面失效頻率法解決主存空間數(shù)相關(guān)的辦法是 C .基址值一次相關(guān)直接通路法B.基址值二次相關(guān)直接通路法 C.通用寄存器組相關(guān)專用通路相關(guān)法D.推后讀法12.一般來說,以下替換算法中,效果最優(yōu)的替換算法是C.A.LRU替換算法13.低速外部設(shè)備適合連接于B.FIFO替換算法B .C.OPT替換算法D.RAND替換算法通道流量是在某個時期里單位時間內(nèi)傳送的字節(jié),這個時期是 C .通道開始選擇設(shè)備期B.B.通道數(shù)據(jù)傳送期D.CPU,I/O管理程序的期間ILLIACIV屬于 B A.多處理機推后讀解決數(shù)據(jù)相關(guān)的最適于 C .基址值一次相關(guān) B.基址值二次相關(guān) C.通用寄存器組相關(guān) D.主存空間數(shù)相關(guān)一般來說,以下替換算法,效果最差的替換算法是 D .LRU替換算法 B.FIFO替換算法 C.OPT替換算法 D.RAND替換算法實現(xiàn)緊耦合多處理機機間通信的是 C .A.共享總線B.消息傳送系統(tǒng)C.共享主存D.共享I/O通道19．解決數(shù)據(jù)相關(guān)的推后讀方法最適合于C.基址值一次相關(guān) B.基址值二次相關(guān) C.通用寄存器組相關(guān) D.主存空間數(shù)相關(guān)以下頁式管理替換算法中,不屬于堆棧型替換算法的是 D .A.近期最少使用法 B.近期最久未用法 C.隨機替換算法 D.優(yōu)化替換算法一般來說,,A.LRU替換算法最好的替換算法的是B.FIFO替換算法C.C.OPT替換算法 D.RAND替換算法二、填空題并行性指并發(fā)性和通道程序是由管理程序根據(jù)兩重含義.生成的.通道程序指令構(gòu)成.機器硬件能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型叫做 .程序局部性指程序在空間上的局部性和在 上的局部性.自定義數(shù)據(jù)表示包括帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示兩7．流水線按處理級別可分為 級、指令級和處理機級三.8．?dāng)?shù)據(jù)寬度是I/O設(shè)備取得 后所傳數(shù)據(jù)的總.主存空間數(shù)據(jù)相關(guān)是之間出現(xiàn)對主存同一單元要的關(guān)聯(lián).陣列處理機主要通過 重復(fù)實現(xiàn)空間上的并.開發(fā)計算機系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)和資源共享這三種方.自定義數(shù)據(jù)的表示形式有兩種，它們和數(shù)據(jù)描述.就其本質(zhì)而言，并行性包含的二重含義.程序局部性包括 上的局部性和在 上的局部性.程序局部性是指程序在 上的局部性和在 上的局部性.計算機仿真用微程序解釋，計算機模擬解.流水線按處理級別可分為操作部件級、指令級和 級三種.局部相關(guān)是由于機器要同時解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對同一 或寄存器要求“先寫后讀”.計算機仿真用 解釋，計算機模擬用 解釋.程序局部性是指程序在空間上的局部性和在 上的局部性.在存儲體系中，Cache存儲器對應(yīng)用程序員的，對系統(tǒng)程序員是 的(本題要選擇“透明”或“不透明”)實現(xiàn)程序移植的主要途徑有統(tǒng)一高級語言、 、模擬與仿真.開發(fā)計算機系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)、時間重疊和 這三種方.1．同時性2．廣義指令中提供的參數(shù)3．廣義4．?dāng)?shù)據(jù)表示5．時間6．?dāng)?shù)據(jù)描述符7．部件9條指令先寫后讀．時間重疊．標(biāo)識符數(shù)據(jù)表示．并發(fā)性同時性17．系統(tǒng)18．主存單元19．微程序機器語言程序20．時間21．透明不透明22．采用系列機23二、填空題RISC的漢語含義是 .Cache的作用是為了提高CPU執(zhí)行程序的 .在ILLIACⅣ,任意2個處理單元的最短通信路徑不會超過 .中斷級屏蔽位的作用是 ..管理程序可以根據(jù)“訪管指令”生成 程.通道指令可以構(gòu)程.Cache的作用是為了縮小CPU與 的速度差.在ILLIACⅣ,共包含 個處理單.中斷優(yōu)先權(quán)可以通過 的方法改變..松密耦合多處理機是通過 來實現(xiàn)處理機之間通信.數(shù)據(jù)表示是指 能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類.并行處理機是靠資源 提高運算速度的.在流水機器中，全局性相關(guān)是指由 所引起的相關(guān).對于采取堆棧型替換算法的頁式管理虛擬存儲器,就某一道程序而言,其命中率是隨著程序所獲得的頁面數(shù)的增加而 .陣列處理機是通過 來實現(xiàn)處理機之間通信.具有同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機叫做 .指令的解釋可以分為順序解釋、 、流水解釋三.主存空間數(shù)相關(guān)是指 之間出現(xiàn)對主存同一單元要的關(guān)聯(lián).I/O設(shè)備取得系統(tǒng)總線后，所傳送的數(shù)據(jù)總量，稱_.機器硬件能夠直接識別和引用的 叫做數(shù)據(jù)表.數(shù)據(jù)流機是基于 的計算機模型.3．n-1．動態(tài)重定．通道．通道10．設(shè)置中斷端屏蔽位11．靜態(tài)重定位12．共享主存或高速通信網(wǎng)絡(luò)通信13．由機器硬件直接14．重復(fù)15．轉(zhuǎn)移指令和后續(xù)指令16．提高17．處理單18．系列機19．重疊解釋20．相鄰兩條指令先讀后寫21．?dāng)?shù)據(jù)寬度22．?dāng)?shù)據(jù)類型23．?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動三、簡答題對于多處理機系統(tǒng)，運用什么運算規(guī)律可以降低減少運算的級數(shù)（降低樹高，這樣做的目的是什么？4.簡要說明數(shù)據(jù)描述符的作用.?并簡述其過程.直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)的方法叫做仿真。統(tǒng)一高級語言：設(shè)計出一種完全通用的高級語言，為所有程序員所用。6和傳統(tǒng)機器的好處是只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計算并行性的開發(fā)。7．答：采用系列機、模擬和仿真、統(tǒng)一高級語言三、簡答題2. 在靜態(tài)再定位方式下,主存物理地址是什么時候形成的,這樣做有什么不足?數(shù)據(jù)流機與傳統(tǒng)計算機的最主要區(qū)別在哪里，該類機器的并行性如何體現(xiàn)?按照弗林（Flynn）5.軟件兼容有哪幾種，哪一種兼容是必需的，為什么？自愿中斷是什么引起的?.根據(jù)你所掌握的知識，哪一種替換算法命中率最高，為什么？全局性相關(guān)是如何產(chǎn)生的，給出至少三種處理全局性相關(guān)的方法.自愿中斷是什么引起的?舉例說明自愿中斷的情況.說明中斷級屏蔽字的作用，按照計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點，它的實質(zhì)是什么？按照弗林分類方法，ILLIACⅣ屬于哪類計算機，它靠什么獲得高速度？指定地方。2．答：模擬的作用是使虛擬機的應(yīng)用軟件可以在宿主機上運行，仿真的作用是用微程序直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)。仿真是用微程序解釋，其解釋程序存在于控制存儲器，模擬使用機器語言程序解釋，其解釋程序存在于主存中。3．答：區(qū)別在于數(shù)據(jù)流機采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式，傳統(tǒng)的計算機則采用控制驅(qū)動的控制方式，體現(xiàn)在只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計算并行性的開發(fā)。4元高速靈活聯(lián)系在一起。盡可能多的pe可以無沖突的訪問主存模塊。5．答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機器編制的軟件，不加修改就可運行于比他高（低）件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機器上。6．答：在執(zhí)行每條指令時才形成主存物理地址，這樣做的好處是靈活，允許將程序分配在內(nèi)存的任何地方，且允許程序在內(nèi)存中移動。答：當(dāng)目態(tài)程序執(zhí)行到要求輸入/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。答：優(yōu)化替換算法命中率最高，因為可根據(jù)未來實際使用情況將未來的近期不用的頁面替換出去，預(yù)估未來的頁面是用狀況。猜測法、加快和提前形成條件碼、采用延遲轉(zhuǎn)移、加快短循環(huán)程序的處理10/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。實現(xiàn)所希望的中斷處理次序。操作系統(tǒng)可以用軟的方法改變中斷處理程序中的中斷屏蔽位，即中斷處理采用軟的方法提高靈活性。答：是SIMDn-1答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機器編制的軟件，不加修改就可運行于比他高（低）器上。同歸系列內(nèi)的軟件一般應(yīng)做到向上兼容。同時也會有向前兼容和向后兼容，讓現(xiàn)在編制的程序以后都能用，向后兼容是必須的，即按某個時期投入市場的該型號的機器上編制的軟件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機器上。四、方法題160,1,2,…,15,Cube2ShufflePM2+1時,第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.因為N=16，所以n=log216=4；Cube0(10)=Cube0(1010)=1011=11號Shuffle(Shuffle(1010))=Shuffle(0101)=1010=10號PM2+2(10)=(10+2*2)mod16=14號所以第十號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連。160,1,2,…,15,(1)Cube2(2)Shuffle(3)PM2-2時,第8號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.Cube2(8)=Cube2(1000)=1100=12號Shuffle(8)=Shuffle(1000)=0001=1號PM2-2(8)=(8-2*2)mod16=4號8121，4四、方法題1.120.15,0.13,0.12,0.16,0.05,0.06,0.06,0.05,0.03,0.07,0.4,0.8.有兩種碼長的擴展操作碼形式，并分別求出用等長碼和你所設(shè)計的編碼的操作碼平均長度。160,1,2,…,15,Cube2ShufflePM2+1時,第13號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.160,1,2,…,15,Cube0Shuffle（Shuffle）PM2+2時,第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計算過程和結(jié)果.1．注意：該題有點問題，0.80.40.08只有兩種碼長的擴展操作碼形成，根據(jù)頻度可分成兩組：即編碼如下0.160000.150010.130100.120110.0810000.0710010.0610100.0610110.0511000.0511010.0411100.031111所以pi*li=3*（0.16+0.15+0.13+0.12）+4*（0.08+0.07+0.06+0.06+0.05+0.05+0.04+0.03）等長碼的平均長度是「log2N]=「log212]=4位2．因為N=16，所以n=log216=4；Cube2（13）=Cube（1101）=1001=9號Shuffle（13）=shuffle（1101）=1011=11號PM2+1(13)=(13+2*1)mod16=15號139，11，153．因為N=16，所以n=log216=4；Cube0（10）=Cube（1011）=1011=11號Shuffleshuffle（10）=shuffle（0101）=1010=10PM2+2(10)=(10+2*2)mod16=14所以第13號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連五、綜合題4t.現(xiàn)有向量A=(a0,a1,…,a6),B=(b0,b1,b6),量的加法,即ci=ai+bi,i=0,1,……6.(1)試畫出此流水線完成上述計算的時–空圖,并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況;(2)求出流水線的實際吞吐率和效率.吞吐率=7/(10△t) 效=7/105t12、351、45A=(a0,a1,…,a4),B=(b0,b1,…,b4),C=∑ai*bi,i=0,1,……4.由于1，2，3，5組成加法器；1，4，5組成乘法器。六、綜合題有一個主存–輔存存儲層次.主存共有4個頁面,輔存共有8個頁面,1024.采用全相聯(lián)映像方式,替換算法為近期最少使用法(LRU).畫出主存實地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)；指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因；（假定開始時主存各頁為空）求出命中率.CRAY-167拍.364.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V2+V0③V4←V1*V33.計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.CRAY-167拍.364.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V0+V3③V4←V1*V23.(3) 計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.CRAY-1671拍.464.除V2,其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中.①V2←存儲器②V1←V3+V0③V4←V1*V2④V5←V6+V24.(4) 計算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）.4101→23→4,實際中斷處理完順1→3→4→2,填寫如下表所示中斷級屏蔽位．中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2級中斷處理中斷級屏蔽位程序級別 １級２級３級４級第１級2級3級4級六、綜合題1．虛頁號 頁內(nèi)位移***10***1013位3實頁號**頁內(nèi)位移10位12位2

輔存主存 00 121 32 43 56 主存7（2421024108382+1+10=1321110（3．時間t123 456789101112地址流121 373546 35311121212312371237153745374536453645364536中 中 中 中所以命中率=5/122.(1)和(2)鏈接，與（3）鏈接 1+6+1+1+6+1+63+1+7+1=88拍3.(1)和(2)并行，與（3）鏈接 1+6+1+63+1+7+1=80拍4．(1)和(2)并行，與（3）鏈接再