2023年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考點(diǎn)版王

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu):第一章1、翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系？區(qū)別:翻譯是整個(gè)程序轉(zhuǎn)換，解釋是低檔機(jī)器的一串語句仿真高級(jí)機(jī)器的一條語句。聯(lián)系：都是高級(jí)機(jī)器程序在低檔機(jī)器上執(zhí)行的必須環(huán)節(jié)。2、為什么將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)作是多級(jí)機(jī)器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)？可以調(diào)整軟、硬件比例;可以用真正的實(shí)解決機(jī)代替虛擬機(jī)器；可以在１臺(tái)宿主機(jī)上仿真另一臺(tái)。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)各自的優(yōu)缺陷？硬件優(yōu)點(diǎn)：速度快，節(jié)省存儲(chǔ)時(shí)間；缺陷：成本高,運(yùn)用率低，減少靈活性、合用性。軟件優(yōu)點(diǎn):成本低,提高靈活性、合用性;缺陷：速度慢，增長存儲(chǔ)時(shí)間、軟件設(shè)計(jì)費(fèi)。4、就目前通用機(jī)來說,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的屬性重要涉及哪些？數(shù)據(jù)表達(dá)、尋址方式、寄存器組織、指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)組織、中斷系統(tǒng)、管態(tài)目態(tài)定義與轉(zhuǎn)換、ＩO結(jié)構(gòu)、保護(hù)方式和機(jī)構(gòu)。5、試述由上往下、由下往上設(shè)計(jì)思緒和存在的問題?由上往下：先考慮應(yīng)用規(guī)定，再逐級(jí)往下考慮如何實(shí)現(xiàn)。合用于專業(yè)機(jī)由下往上：根據(jù)已有器件,逐級(jí)往上。六七十年代通用機(jī)設(shè)計(jì)思緒。以上方法存在的問題是軟、硬件脫節(jié)。6、采用統(tǒng)一高級(jí)語言方法、合用場(chǎng)合、存在問題和應(yīng)采用的策略。定義：是指為所有程序員使用的完全通用的高級(jí)語言。合用場(chǎng)合：軟件移植方便。存在問題：目前語言的語法、語義結(jié)構(gòu)不同；人們的見解不同；同一語言在不同機(jī)器上不通用；程序員的習(xí)慣應(yīng)采用的策略:可一定范圍內(nèi)統(tǒng)一匯編語言，結(jié)構(gòu)相同機(jī)器間搞系列機(jī)。7、由中間開始的設(shè)計(jì)思緒及優(yōu)點(diǎn)既考慮應(yīng)用也考慮現(xiàn)有器件，由軟硬件分界面向兩端設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：并行設(shè)計(jì),縮短周期。８、模擬和仿真的區(qū)別模擬：機(jī)器語言解釋，在主存中;仿真：微程序解釋，在控制存儲(chǔ)器中。9、采用系列機(jī)方法、合用場(chǎng)合、好處、存在問題和應(yīng)采用的策略定義：根據(jù)軟硬件界面的系列結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)軟件和不同檔次的系列機(jī)器。合用場(chǎng)合：同一系列內(nèi)軟件兼容好處：呼應(yīng)“中間開始”設(shè)計(jì)思緒;緩解軟件規(guī)定穩(wěn)定環(huán)境和硬件發(fā)展迅速的矛盾。存在問題：軟件兼容有時(shí)會(huì)阻礙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。策略:堅(jiān)持這一方法，但到一定期候要發(fā)展新系列,還可采用模擬仿真。10、為什么要進(jìn)行軟件移植?軟件的相對(duì)成本越來越高,應(yīng)重新分派軟、硬件功能。但：成熟軟件不能放棄;已有軟件修改困難;重新設(shè)計(jì)軟件經(jīng)濟(jì)上不劃算。１1、除了分布解決MPP和機(jī)群系統(tǒng)外,并行解決計(jì)算機(jī)按其基本結(jié)構(gòu)特性可分為哪幾種不同結(jié)構(gòu)？例舉它們要解決的問題。流水線解決機(jī)：多個(gè)部件時(shí)間上并行執(zhí)行。擁塞控制,沖突防止,流水線調(diào)度。陣列解決機(jī)：空間上并行。解決單元靈活，規(guī)律的互連模式和互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的分布算法。多解決機(jī)：時(shí)間和空間上的異步并行。多CPU間互連，進(jìn)程間的同步和通訊,多ＣPU間調(diào)度。數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī):數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)令牌在指令間傳遞。硬件組織和結(jié)構(gòu),高效數(shù)據(jù)流語言。12、采用模擬與仿真方法、合用場(chǎng)合、好處、存在問題和應(yīng)采用的策略。模擬定義：用機(jī)器語言解釋另一指令系統(tǒng)合用場(chǎng)合:運(yùn)營時(shí)間短，使用次數(shù)少,時(shí)間上無限制。好處:可在不同系統(tǒng)間移植。存在問題:結(jié)構(gòu)差異大時(shí),運(yùn)營速度下降，實(shí)時(shí)性差。策略:與仿真結(jié)合仿真定義:用微程序解釋令一指令系統(tǒng)合用場(chǎng)合:結(jié)構(gòu)差別不大的系統(tǒng)好處:運(yùn)營速度快存在問題:結(jié)構(gòu)差別大時(shí),很難仿真。策略:與模擬結(jié)合，發(fā)展異種機(jī)連網(wǎng)。13、多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多解決機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別都屬于多機(jī)系統(tǒng),區(qū)別：多解決機(jī)是多臺(tái)解決機(jī)組成的單機(jī)系統(tǒng)，多計(jì)算機(jī)是多*立的計(jì)算機(jī)。多解決機(jī)中各解決機(jī)邏輯上受統(tǒng)一的OS控制，多計(jì)算機(jī)的OS邏輯上獨(dú)立。多解決機(jī)間以單一數(shù)據(jù)、向量、數(shù)組、文獻(xiàn)交互作用，多計(jì)算機(jī)經(jīng)通道或通信線路以數(shù)據(jù)流形式進(jìn)行。多解決機(jī)作業(yè)、任務(wù)、指令、數(shù)據(jù)各級(jí)并行,多計(jì)算機(jī)多個(gè)作業(yè)并行。14、各種耦合度特性最低：無物理連接,如脫機(jī)系統(tǒng)。松散:通信線路互連,適于分布解決緊密：總線或數(shù)據(jù)開關(guān)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、任務(wù)、作業(yè)級(jí)并行。15、以實(shí)例說明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的互相關(guān)系與影響。結(jié)構(gòu)相同，可用不同的組成。如系列機(jī)中不同型號(hào)的機(jī)器結(jié)構(gòu)相同，但高檔機(jī)往往采用重疊流水等技術(shù)。組成相同,實(shí)現(xiàn)可不同。如主存可用雙極型，也可用MＯＳ型等。結(jié)構(gòu)不同組成不同，組成的進(jìn)步會(huì)促進(jìn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)步,如微程序控制。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用和也許采用的組成。組成上面決定于結(jié)構(gòu)，下面受限于實(shí)現(xiàn)。組成與實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡取決于性價(jià)比等;結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容不同時(shí)期會(huì)不同。16、軟件移植的途徑,各受什么限制？統(tǒng)一高級(jí)語言：只能相對(duì)統(tǒng)一系列機(jī)：只能在結(jié)構(gòu)相同或相近的機(jī)器間移植模擬：機(jī)器語言差別大時(shí)，速度慢仿真：靈活性和效率差,機(jī)器差異大時(shí)仿真困難。１7、并行解決數(shù)據(jù)的四個(gè)等級(jí),給出簡樸解釋,各舉一例位串字串:無并行性，如位串行計(jì)算機(jī)。位并字串:一個(gè)字的所有位并行，如簡樸并行的單解決機(jī)。位片串字并:多個(gè)字的同一位并行,如相連解決機(jī)。全并行：同時(shí)解決多個(gè)字的多個(gè)位，如全并行陣列機(jī)。18、設(shè)計(jì)乘法指令時(shí),結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)各考慮什么？結(jié)構(gòu)：是否設(shè)計(jì)乘法組成：是否配置高速乘法器實(shí)現(xiàn)：考慮器件集成度類型數(shù)量及微組裝技術(shù)。19、器件的發(fā)展對(duì)邏輯設(shè)計(jì)方法的影響一是由邏輯化簡轉(zhuǎn)為采用組成技術(shù)規(guī)模生產(chǎn)，規(guī)模集成,并盡量采用通用器件二是由全硬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為微匯編、微高級(jí)語言、CAＤ等軟硬結(jié)合和自動(dòng)設(shè)計(jì)第二章1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機(jī)器的數(shù)據(jù)表達(dá)之間的關(guān)系？引入數(shù)據(jù)表達(dá)的基本原則?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要變換成數(shù)據(jù)表達(dá)來實(shí)現(xiàn)，不同的數(shù)據(jù)表達(dá)效率和方便性不同。它們是軟硬件的交界面。原則：1、是否提高效率減少時(shí)間,2、通用性和運(yùn)用率。2、簡述三種面向的尋址方式的關(guān)系。面向寄存器：速度快,增長硬件；面向主存：速度稍慢，減少寄存器占用;面向堆棧：速度慢，減輕編譯承擔(dān)。三者各有特點(diǎn)，但可共同使用，不互相排斥。３、堆棧型機(jī)器與通用寄存器型機(jī)器的重要區(qū)別?堆棧型機(jī)器對(duì)程序調(diào)用的哪些操作提供支持?通用寄存器型對(duì)堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的支持較差：1、堆棧操作指令少;2、速度低；3、通常只用于保存返回地址。堆棧型支持有力:1、硬件堆棧；2、堆棧指令豐富;3、支持高級(jí)語言編譯;4、支持子程序嵌套和遞歸?？蓪⒁韵滦畔⑺袎喝霔＃悍祷氐刂贰l件碼、關(guān)鍵寄存器內(nèi)容、必要的全局或局部參數(shù)。為子程序開辟局部變量中間結(jié)果工作區(qū)。４、比較尋址方式在指令中的兩種指明方式。操作碼中的某位。缺陷：不靈活。優(yōu)點(diǎn)：指令總長短。設(shè)尋址方式字段。缺陷：指令總長長。優(yōu)點(diǎn)：尋址靈活。5、“機(jī)構(gòu)型”和“策略型”的含義?機(jī)構(gòu)型功能指基本的通用的功能;策略型功能指不穩(wěn)定的也許會(huì)改變的功能。6、數(shù)據(jù)描述符和向量數(shù)據(jù)表達(dá)對(duì)向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所提供的支持有什么不同?描述方法比變址方法簡便,但不能解決向量數(shù)組高速運(yùn)算問題;向量解決機(jī)能快速形成元素地址,能把元素成塊預(yù)取到CPU,用一條指令同時(shí)對(duì)整個(gè)向量數(shù)組高速解決。7、按ＣISC方向改善指令系統(tǒng)的思緒具體辦法?思緒可從面向目的程序、高級(jí)語言、操作系統(tǒng)三個(gè)方面考慮。面向目的程序可采用的辦法:1、對(duì)高頻指令增強(qiáng)功能加快速度,低頻指令合并和取消;2、復(fù)合指令代替子程序或宏。8、haffman方法及優(yōu)缺陷?構(gòu)造方法:構(gòu)造ｈafｆman樹、每個(gè)節(jié)點(diǎn)用01表達(dá)、從根開始01編碼優(yōu)點(diǎn)：平均碼長最短,冗余少。缺陷：種類多，不易譯碼。9、haｆfｍan壓縮概念的基本思想？概率高的事件用短位數(shù)表達(dá)，低的用長位數(shù)表達(dá)。10、以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表達(dá)說明數(shù)的可表達(dá)精度、運(yùn)算中的精度損失，尾數(shù)基值取小對(duì)哪個(gè)有利哪個(gè)不利？數(shù)的可表達(dá)精度是數(shù)軸上數(shù)的離散限度,兩個(gè)數(shù)間差越小，精度越高;運(yùn)算中的精度損失指運(yùn)算中尾數(shù)超長導(dǎo)致的損失。尾數(shù)基值取小則可表達(dá)范圍變小,個(gè)數(shù)減少，分布變密，精度提高，速度減少,對(duì)前者有利，對(duì)后者不利。11、OS中哪些適合硬化或固化？哪些不適合?高頻使用的機(jī)構(gòu)型功能適合,策略型功能不適合。12、什么是程序的動(dòng)態(tài)再定位？程序在主存中的實(shí)際位置可以動(dòng)態(tài)移動(dòng)的定位技術(shù)?？梢允褂没芳拇嫫骰蛴诚蟊碛布?。1３、縮短地址碼長度的方法基址、變址、相對(duì)尋址、分段、寄存器尋址、寄存器間接尋址等。1４、變址和基址各合用于何種場(chǎng)合？設(shè)計(jì)一種只用６位地址碼就可以指向一大地址空間中任意64個(gè)地址之一的尋址機(jī)構(gòu)。變址適合標(biāo)量計(jì)算機(jī)中，基址重要對(duì)邏輯與物理空間進(jìn)行變換，支持動(dòng)態(tài)再定位。用6位地址碼表達(dá)64個(gè)地址中的任意一個(gè)，可以用隱含尋址或PC自相對(duì)尋址形成物理地址。1５、設(shè)計(jì)RISC機(jī)器的一般原則及可采用的基本技術(shù)?原則:精簡指令條數(shù)、格式，讓指令等長，一個(gè)周期內(nèi)完畢，增長通用寄存器，一般指令不可訪存只能對(duì)寄存器操作,硬件實(shí)現(xiàn)為主,少量微程序解釋，提高編譯程序質(zhì)量。技術(shù):按以上原則優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)指令,設(shè)立寄存器,指令采用重疊流水方式解釋，采用延遲轉(zhuǎn)移，提高便宜程序質(zhì)量。16、比較CIＳC和RISC,此后的發(fā)展是什么？CISC問題：系統(tǒng)龐大導(dǎo)致成本高可靠性低,80%指令運(yùn)用率低，性價(jià)比低。RIＳC優(yōu)點(diǎn):簡化指令系統(tǒng)，適合VLSI實(shí)現(xiàn),解決了CISC的上述問題。缺陷：加重匯編語言承擔(dān)，目的程序開銷大，對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算虛擬存儲(chǔ)支持不強(qiáng)，對(duì)編譯程序規(guī)定高。發(fā)展趨勢(shì)：兩者互相結(jié)合,取長補(bǔ)短。17、比較四種浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)下溢解決方法截?cái)喾ǎ簩⒊^機(jī)器字長的部分截去，整數(shù)最大誤差１,分?jǐn)?shù)最大誤差2^（－m)，記錄平均誤差<0,不能調(diào)節(jié)記錄平均誤差，實(shí)現(xiàn)最簡樸不增硬件不需解決時(shí)間,但最大誤差平均誤差大且無法調(diào)節(jié)。舍入法：設(shè)一附加位,整數(shù)最大誤差0.5,分?jǐn)?shù)最大誤差２＾(-ｍ－1),記錄平均誤差略>0，不能調(diào)節(jié)記錄平均誤差，實(shí)現(xiàn)簡樸增硬件少最大誤差小，但速度慢需解決時(shí)間平均誤差無法調(diào)節(jié)。恒置1法:最低位恒置１，整數(shù)最大誤差１，分?jǐn)?shù)最大誤差2^(-ｍ)，）,記錄平均誤差略>0,不能調(diào)節(jié)記錄平均誤差,實(shí)現(xiàn)最簡樸不增硬件不需解決時(shí)間,但最大誤差平均誤差大且無法調(diào)節(jié)。查表舍入法:用2^ｋ個(gè)字的ROM或ＰＬＡ存放下溢解決表，根據(jù)查表內(nèi)容解決下溢。整數(shù)、分?jǐn)?shù)、記錄平均誤差均趨于0,能調(diào)節(jié)記錄平均誤差,解決速度快但需增長硬件。第三章1、以IBM370為例說明為什么把中斷分類以及提成幾類。大型多用途機(jī)器中斷源多，每個(gè)中斷源單獨(dú)形成入口將導(dǎo)致硬件實(shí)現(xiàn)難，代價(jià)大,因此可歸類,每類給中斷服務(wù)程序入口由軟件轉(zhuǎn)入相應(yīng)解決部分。IBM37０中斷分為6類：機(jī)器校驗(yàn),訪管，程序性，外部，I/O，重新啟動(dòng)。2、專用和非專用線各自的優(yōu)缺陷專用線:只連接一對(duì)物理部件的總線。優(yōu)點(diǎn):不用爭(zhēng)總線,控制簡樸，系統(tǒng)可靠。缺陷：總線數(shù)多且長,成本高,運(yùn)用率低,不易擴(kuò)展。非專用線:可被多種功能與部件共享,但同一時(shí)刻只能被一個(gè)部件使用。優(yōu)點(diǎn)：集成度高，造價(jià)低，可擴(kuò)展能力強(qiáng)，總線運(yùn)用率高，易標(biāo)準(zhǔn)化。缺陷：流量小,爭(zhēng)用總線,部件效率低，也許成為瓶頸，可靠性差。3、減少總線線數(shù)的方法線的組合:減少按功能和傳遞方向所需的線數(shù)。編碼:對(duì)少數(shù)幾根功能線進(jìn)行編碼取代多根單功能線。并/串-串/并：在總線兩端設(shè)立轉(zhuǎn)換器,經(jīng)分拆移位后在目的端形成完整的字。4、比較幾種數(shù)據(jù)寬度單字：適合低速設(shè)備，不用指明傳送信息單位,缺陷是速度慢總線運(yùn)用率低;定長塊：高速設(shè)備,充足運(yùn)用總線寬度不用指明傳送信息單位，但不靈活;可變長塊:優(yōu)先級(jí)速度都高的設(shè)備，靈活需充足運(yùn)用總線帶寬,但需指定傳送信號(hào)塊大小。單字加定長塊：優(yōu)先級(jí)高速度低的設(shè)備，短數(shù)據(jù)可用單字傳送減少帶寬浪費(fèi)，信息塊太小時(shí)成為單字方式總線運(yùn)用率低。單字加可變長塊：普遍使用,靈活有效,但復(fù)雜開銷大。５、有通道情況下的I/O過程ａ目態(tài)程序中可安排I/Ｏ廣義指令b運(yùn)營到廣義指令后,產(chǎn)生訪管中斷cＣＰU響應(yīng)中斷后進(jìn)入管態(tài)d管理程序根據(jù)廣義指令編寫通道程序,進(jìn)入通道選擇設(shè)備期e選擇通道和子通道，取出指令,選擇控制器和設(shè)備，發(fā)啟動(dòng)命令,結(jié)束通道選擇設(shè)備期f進(jìn)入通道數(shù)據(jù)傳送期,完畢數(shù)據(jù)傳送g向ＣＰＵ發(fā)I／O請(qǐng)求，第二次轉(zhuǎn)管態(tài),調(diào)出相應(yīng)管理程序，之后CPU返回目態(tài)。6、比較通道的三種類型字節(jié)多路:單字節(jié)，適于大量低速設(shè)備，字節(jié)交叉,多次選擇設(shè)備，分時(shí)共享，滿負(fù)荷時(shí)對(duì)通道規(guī)定的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量之和。數(shù)組多路：定長塊,適于大量高速設(shè)備,成組交叉，多次選擇設(shè)備，分時(shí)共享,滿負(fù)荷時(shí)對(duì)通道規(guī)定的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量最大的那個(gè)。選擇:不定長塊,高優(yōu)先級(jí)高速設(shè)備,獨(dú)占通道,一次選擇設(shè)備,獨(dú)占，滿負(fù)荷時(shí)對(duì)通道規(guī)定的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量最大的那個(gè)。７、為什么中斷優(yōu)先級(jí)從高到低一般為:機(jī)器校驗(yàn)、程序性和管理程序調(diào)用、外部、I/O、重新啟動(dòng)?機(jī)器校驗(yàn)若不及時(shí)解決,系統(tǒng)將無法正常工作。程序中斷若低于外部和Ｉ/O中斷也許導(dǎo)致混亂。只有解決完機(jī)器故障后，才干進(jìn)入訪管中斷。重新啟動(dòng)一般時(shí)間并不緊迫,所以放在最后。８、集中式串行鏈接的過程,優(yōu)缺陷,硬件故障時(shí)通訊的可靠性。a經(jīng)公共總線向總線控制器申請(qǐng)b總線不忙時(shí)，總線控制器響應(yīng)請(qǐng)求，送出總線可用。ｃ總線可用信號(hào)在部件間串行通過,直至某個(gè)部件發(fā)生總線請(qǐng)求。d該部件獲得總線使用權(quán)ｅ數(shù)據(jù)傳送，維持總線忙f傳送完畢，去除總線忙g總線請(qǐng)求再次建立時(shí),反復(fù)新的分派過程。優(yōu)點(diǎn):簡樸，線數(shù)少,可擴(kuò)充性好,可靠性高。缺陷：對(duì)總線可用線及電路敏感,不靈活，速度慢。9、集中式定期查詢的過程，優(yōu)缺陷，硬件故障時(shí)通訊的可靠性。ａ每個(gè)部件發(fā)總線請(qǐng)求b總線不忙時(shí)，定期查詢誰發(fā)的請(qǐng)求c查詢到后，查詢停止,該部件獲得總線使用權(quán)ｄ數(shù)據(jù)傳送,維持總線忙e傳送完畢，去除總線忙f總線請(qǐng)求再次建立時(shí)，反復(fù)新的分派過程。優(yōu)點(diǎn):靈活,可靠性高缺陷：線數(shù)多，擴(kuò)展性差，控制復(fù)雜，總線分派受限計(jì)數(shù)信號(hào)。1０、集中式獨(dú)立請(qǐng)求的優(yōu)缺陷，硬件故障時(shí)通訊的可靠性。a每個(gè)部件有總線請(qǐng)求和總線準(zhǔn)許b總線未分派時(shí)，總線分派器根據(jù)某種算法仲裁哪個(gè)申請(qǐng)部件使用總線。c數(shù)據(jù)傳送d傳送完畢后除去總線已分派和總線準(zhǔn)許。優(yōu)點(diǎn):速度快，靈活，方便隔離失效部件缺陷:線數(shù)多,復(fù)雜。11、在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷系統(tǒng)的軟硬件功能是如何分派的,為什么這樣分派？中斷響應(yīng)規(guī)定快,一般用硬件實(shí)現(xiàn)。中斷的解決過程一般用軟件，也可用硬件支持。中斷響應(yīng)過程中現(xiàn)場(chǎng)的保存和恢復(fù)用硬件實(shí)現(xiàn)，以保證響應(yīng)速度。另一部分現(xiàn)場(chǎng)用軟件實(shí)現(xiàn)，提高靈活性。第四章1、在分體交叉存儲(chǔ)器中為什么實(shí)際頻寬不隨Ｍ增大而線性增大?M大-數(shù)據(jù)總線長-負(fù)載重－增長門級(jí)數(shù)-增長延遲；順序取指效率可提高M(jìn)倍,但出現(xiàn)轉(zhuǎn)移效率就會(huì)下降。2、段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過程。程序號(hào)、段號(hào)、段內(nèi)偏移量1）由程序號(hào)找到相應(yīng)的段表基址寄存器，查到段表始址和段表長度。2)檢查是否越界,正常轉(zhuǎn)3３）由段表始址和段號(hào)找到裝入位等相應(yīng)表項(xiàng)4)裝入位為1轉(zhuǎn)5，否則產(chǎn)生缺頁中斷５)主存地址+段內(nèi)偏移=物理地址３、段頁式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過程用戶標(biāo)志、段號(hào)、頁號(hào)、頁內(nèi)偏移１)用戶標(biāo)志-段基址寄存器２)檢查是否越界3）找到段表中表項(xiàng)4)檢查裝入位，段長５)找到頁表中表項(xiàng)６）檢查裝入位7)實(shí)頁號(hào)+頁內(nèi)偏移=有效地址４、段式存儲(chǔ)管理優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：并行編程,縮短時(shí)間；相對(duì)獨(dú)立,易于維護(hù);實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ);便于共享和分段保護(hù)。缺陷:主存運(yùn)用率低;減少了訪寸速度；空閑區(qū)管理復(fù)雜；查表速度慢。5、分頁方式的優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn):表項(xiàng)短，減少訪表時(shí)間；零頭少；速度快。缺陷：強(qiáng)制分頁,不利于存儲(chǔ)保護(hù)和擴(kuò)充；有效地址生成慢。6、段頁式管理的優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：具有段式、頁式優(yōu)點(diǎn)缺陷：有效地址形成慢。7、為什么要發(fā)展存儲(chǔ)體系單一工藝的存儲(chǔ)器件不能同時(shí)滿足容量、速度和價(jià)格的規(guī)定；并行主存系統(tǒng)效果有限。所以必須使用由多種不同工藝存儲(chǔ)器組成的存儲(chǔ)系統(tǒng),從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上公斤，發(fā)展存儲(chǔ)體系。８、頁面失效頻率算法的思想某個(gè)程序的頁面失效率過高時(shí)就增長它的主存頁數(shù)，過少時(shí)就減少它的主存頁數(shù),以提高總的主存運(yùn)用率。9、主存頁面表實(shí)現(xiàn)的變形LＲＵ的過程最近最久未使用算法1）建立主存頁面表2)用使用位表達(dá)是否被訪問過,置初值為0３）訪問實(shí)頁,則其使用位置14)調(diào)入頁進(jìn)入占用位為０的實(shí)頁,將占用位置15）所有占用位為1,發(fā)生缺頁時(shí),替換使用位為0的頁６)使用位要全１時(shí)，強(qiáng)制全置0。10、頁式管理中的主存頁面表和頁表是一張表嗎？頁表是一個(gè)程序一張；主存頁面表是整個(gè)主存一張。11、比較寫回法寫直達(dá)法寫回法:信息只寫入CＡCＨE，僅需要替換時(shí)才送回主存。節(jié)省開銷，但增長CAＣHE復(fù)雜性。寫直達(dá)法：寫入ＣACHE時(shí)也寫入主存。開銷小,簡樸,但浪費(fèi)時(shí)間。1２、CPU-Cache-主存層次,CＰU-主存-輔存層次異同。相同點(diǎn)：都需要地址映象表和地址變換機(jī)構(gòu)。不同點(diǎn):１）前者為縮小CＰＵ主存速度差,后者為擴(kuò)大主存容量;2）前者硬件后者軟影結(jié)合實(shí)現(xiàn)地址變換；3）前者用頁表后者用目錄表實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)地址映象表；4）前者CＰU與輔存之間無通路,后者缺頁時(shí)CPU采用換道辦法。13、散列法實(shí)現(xiàn)快表的地址變換過程1）A=H(Nv)２)查找Nv時(shí),經(jīng)同樣函數(shù)變成A，再找到Nv內(nèi)容。3)地址變換時(shí)先查快表再查慢表14、有Cａchｅ時(shí),給出一個(gè)主存地址訪存過程1）將主存與Cａche提成大小相同的塊。２）判斷要訪問的主存地址塊號(hào)是否在Cache中。3)若在，變換為Ｃacｈe號(hào),訪問Cache。4)若不在,將該信息由主存調(diào)入Caｃhe和CPU。５)若Cａche已滿，則替換Cａche信息,修改相應(yīng)表格。1５、比較Caｃhｅ－主存層次的幾種地址變換方式全相聯(lián)映象和變換。過程：主存分為塊號(hào)和塊內(nèi)地址;塊號(hào)同目錄表比較;相同則Ｃachｅ塊號(hào)和塊內(nèi)地址形成Ｃache地址;不同則缺塊,調(diào)塊。目錄表長：Caｃhｅ;寬：主存塊號(hào)＋Caｃｈe塊號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：塊沖突低,空間運(yùn)用率最高；缺陷：映象表長,查表速度慢。直接映象及變換。過程：區(qū)號(hào)塊號(hào)塊內(nèi)地址;主存地址中截取Caｃhe地址;根據(jù)塊號(hào)讀出目錄表中區(qū)號(hào)與主存地址區(qū)號(hào)比較；相等則命中否則訪主存。目錄表長:Cache；寬:主存地址位-Cａcｈｅ地址位。目錄表小，成本低速度快，但沖突概率大Ｃache運(yùn)用率低。組相映象及變換。區(qū)號(hào)組號(hào)塊號(hào)內(nèi)地址；用組號(hào)選組；對(duì)該組區(qū)號(hào)+塊號(hào)全相聯(lián)比較；找不到失敗找到則Cacｈe塊號(hào)組號(hào)塊內(nèi)地址形成Caｃhe地址。目錄表長2^ncb,Cａcｈe表大小(區(qū)號(hào)＋2塊號(hào))位(區(qū)號(hào)+塊號(hào))位參與比較。集中全相聯(lián)和直接映象的優(yōu)點(diǎn)填補(bǔ)它們的缺陷,但塊沖突>全相聯(lián)，Ｃache運(yùn)用率＜全相聯(lián)，目錄表＞直接方式。16、什么是堆棧型的替換算法滿足n<LT時(shí)，BT（Ｎ）包含于ＢＴ（N+1）<p>n>=Lt時(shí),Bt(n）＝Ｂt(ｎ+1）n：分派給程序的實(shí)頁數(shù)Ｂｔ(n)：t時(shí)刻在實(shí)頁中的頁面集合Lt:ｔ時(shí)刻解決過的不同的虛頁數(shù)17、主存實(shí)際頻寬與模數(shù)ｍ的關(guān)系是什么？因素?指令流與數(shù)據(jù)流隨機(jī)時(shí),主存實(shí)際頻寬與模數(shù)m有什么關(guān)系？主存實(shí)際頻寬隨模數(shù)增大而增大,但增量會(huì)減小。這是由于程序會(huì)有轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)分布有隨機(jī)性。完全隨機(jī)時(shí)，大體成平方根關(guān)系增大。１8、ＣPＵ寫Cacｈe時(shí)，會(huì)發(fā)生Caｃhe與主存的相應(yīng)副本內(nèi)容不一致，如何解決?需增長什么開銷?寫回法:僅Ｃａche替換時(shí)才寫回主存。每個(gè)Cache塊需增長一個(gè)修改位的資源開銷。寫直達(dá)法：同時(shí)寫入Cａche和主存，需增長時(shí)間開銷。19、二級(jí)虛擬儲(chǔ)存層次的等效訪問時(shí)間與主輔存訪問時(shí)間有什么關(guān)系？提高存儲(chǔ)層次的訪問速度，可采用的措施有哪些？主輔存的訪問時(shí)間為Ｔ1和Ｔ２,等效訪問時(shí)間TA=HT1+(1－H)T2，H為主存命中率?？刹捎玫拇胧Ａ>>主存訪問周期時(shí),可用改善替換算法、增大主存容量等辦法來提高H；Ｈ很高時(shí),可減少T１;加快地址映象和變換，如采用快慢表，增大快表命中率等。2０、解釋頁面失效、頁面爭(zhēng)用,什么時(shí)候同時(shí)發(fā)生,什么時(shí)候不同時(shí)發(fā)生？虛頁不在主存中,會(huì)發(fā)生頁面失效。頁面調(diào)入主存時(shí)，其位置被其它虛頁占用，會(huì)發(fā)生頁面爭(zhēng)用。分派給程序的內(nèi)存被所有占用后，會(huì)同時(shí)發(fā)生。反之不同時(shí)發(fā)生。第五章1、試舉例說明什么是“先讀后寫”，“寫－寫”,“先寫后讀”相關(guān)？設(shè)有指令h,i,j，k,l,m,n依次流入流水線,若ｉ要讀數(shù)的單元正是k寫數(shù)的單元，正常順序是i先讀，k再寫。但由于異步流動(dòng)下,k也許先于指令i被解釋，從而ｉ讀到的是不對(duì)的數(shù)據(jù)(正常數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是k寫之前的)，這種相關(guān)稱為“先讀后寫”相關(guān)。若ｉ，k向一單元寫數(shù)據(jù),正常情況下最后單元中應(yīng)保存k寫的數(shù)據(jù)，但由于異步流動(dòng)，k也許先于i寫數(shù)據(jù)，使該單元最后結(jié)果不對(duì)的，這種相關(guān)稱“寫-寫”相關(guān)。類似可知“先寫后讀”相關(guān)。2、解決通用寄存器數(shù)相關(guān)有幾種方法？試作簡樸比較。方法１：推后“分析k+1”讀?？蓪ⅰ胺治鰇+1”推到“執(zhí)行k”結(jié)束時(shí)，也可以使它們部分重疊,只要“分析k+方法２:設(shè)立“相關(guān)專用通路辦法”。在運(yùn)算器輸出到輸入之間增設(shè)“相關(guān)專用通路”,保證在“執(zhí)行k+１”3、為實(shí)現(xiàn)指令重疊解釋也許采用哪些辦法？簡樸分析其特點(diǎn)?方法1:讓操作數(shù)和指令分別存放在兩個(gè)獨(dú)立編址且可同時(shí)訪問的存儲(chǔ)器中。優(yōu)點(diǎn)：有助于實(shí)現(xiàn)指令的保護(hù)。缺陷:主存總線控制復(fù)雜,軟件設(shè)計(jì)麻煩。方法2:指令和操作數(shù)混存在多體交叉主存結(jié)構(gòu)中，只要指令和操作數(shù)不在一個(gè)分體時(shí)就在一個(gè)主存周期取得。優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)上簡樸,開銷少。缺陷：當(dāng)指令和操作數(shù)在同一體時(shí)無法重疊。方法3：增設(shè)ＦIFO工作的指令緩沖寄存器。當(dāng)主存空閑時(shí)預(yù)取下幾條指令到指緩。優(yōu)點(diǎn)：微操作可提成分析指令和執(zhí)行指令兩部分。缺陷：數(shù)據(jù)相關(guān)問題。4、試比較幾種指令級(jí)高度并行的超級(jí)解決機(jī)超標(biāo)量解決機(jī)：配置多套功能部件輔助電路，靠編譯程序優(yōu)化指令順序,使流水吞吐率提高。優(yōu)點(diǎn):硬件不調(diào)整指令順序、容易實(shí)現(xiàn)、適合矩陣計(jì)算。缺陷:開銷大。超長指令字解決機(jī):編譯程序?qū)⑦x擇可并行指令放入一條超長指令中，運(yùn)營時(shí)指令中每個(gè)操作段控制一功能部件。優(yōu)點(diǎn):硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)簡樸、無增長硬件開銷、指令級(jí)并行性高。缺陷：指令結(jié)構(gòu)與一般計(jì)算機(jī)不兼容、指令結(jié)構(gòu)不靈活浪費(fèi)指令存儲(chǔ)空間、不適于一般領(lǐng)域。超流水線解決機(jī)：運(yùn)用時(shí)間并發(fā)性,運(yùn)用較短時(shí)鐘周期提高流水線速度。優(yōu)點(diǎn):開銷小。缺陷：必須有高速時(shí)鐘機(jī)。５、流水線按級(jí)別提成幾類?線性流水線與非線性流水線有什么區(qū)別？動(dòng)態(tài)流水線和靜態(tài)流水線有什么區(qū)別?流水線按級(jí)別分部件級(jí)、解決機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)三級(jí)。線性流水線段間無反饋或超過的通路，非線性流水線則有反饋回路或前越通路。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流水都是多功能的流水。其中，動(dòng)態(tài)流水線按一種功能流水未完畢之前,可重組開始另一種功能的流水。靜態(tài)流水線必須等流水線排空之后才可進(jìn)行功能切換。6、在“一次重疊”的機(jī)器中,會(huì)出現(xiàn)哪些相關(guān)?如何解決?轉(zhuǎn)移指令與后續(xù)指令相關(guān)：減少使用轉(zhuǎn)移指令，需要使用時(shí)可采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)。指令相關(guān)：不允許程序在執(zhí)行過程中修改指令,需要修改指令時(shí)可用類似于ＩBM3７０的執(zhí)行指令，變指令相關(guān)為操作數(shù)相關(guān),統(tǒng)一按操作相關(guān)去解決。主存空間數(shù)相關(guān):在存儲(chǔ)控制器中,寫數(shù)申請(qǐng)優(yōu)先于讀數(shù)申請(qǐng)被響應(yīng)變址值二次相關(guān)，設(shè)立變址值相關(guān)專用通路。通用寄存器組的變址值一次相關(guān):設(shè)立變址值相關(guān)專用通路，并推后后續(xù)指令的分析。7、為解決流水機(jī)器的全局性相關(guān)，可以加快或提前形成轉(zhuǎn)移指令所需的條件碼，那么可從哪兩方面考慮?舉例說明。一是加快單條指令內(nèi)部條件碼的形成。如有的指令，象乘、除指令只要取出操作數(shù),運(yùn)用其數(shù)的符號(hào)位是同號(hào)，還是異號(hào),就可以鑒定結(jié)果的正負(fù)。而是在一段程序內(nèi)提前形成條件碼,例如，在循環(huán)程序中,將控制循環(huán)變量改值的指令提前到循環(huán)體開始處。在硬件上設(shè)立專用的條件碼寄存器,以便在判斷是否循環(huán)時(shí),已提前產(chǎn)生了條件碼。8、解釋重疊方式中的“一次重疊”的含義。將指令的解釋分為“分析”和“執(zhí)行”兩個(gè)階段,任何時(shí)刻都只是“執(zhí)行k”與“分析k＋1”9、什么是流水線的速度瓶頸？消除流水線速度瓶頸的方法有哪兩種，舉例示意說明。流水線中通過時(shí)間最長的功能段就是流水線中的速度瓶頸。清除流水線的速度瓶頸的方法，一是將瓶頸過程再細(xì)分。例如,流水線瓶頸段為2Δt,其它各段均為Δt，則可將該瓶頸段再細(xì)提成兩個(gè)子段,各子段通過時(shí)間均為Δt;二是將瓶頸子過程多套并聯(lián)，如上例，將瓶頸反復(fù)設(shè)立兩個(gè)，任務(wù)錯(cuò)開一個(gè)Δｔ時(shí)間分派給這兩個(gè)段。1０、流水機(jī)器的中斷解決有哪兩種方法，各有什么優(yōu)缺陷？流水機(jī)器的中斷解決有不精確斷點(diǎn)法和精確斷點(diǎn)法兩種。不精確斷點(diǎn)法好處是控制解決簡樸，缺陷是程序排錯(cuò)不利。精確斷點(diǎn)法，中斷現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確相應(yīng)于發(fā)出中斷的指令，有助于程序的排錯(cuò)，但不利之處是需要大量后援寄存器。11、在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)指的是什么？解決全局性相關(guān)的方法有哪些?簡要說明。全局性相關(guān)是轉(zhuǎn)移指令與其后續(xù)指令之間的相關(guān)。解決方法有：猜測(cè)法,猜選其中一個(gè)分支繼續(xù)流入，待條件碼形成后再?zèng)Q定是繼續(xù)執(zhí)行,還是作廢，按另一分支重新流入。提前形成轉(zhuǎn)移所需的條件,涉及指令內(nèi)或程序段內(nèi)條件碼的提前生成。加快短循環(huán)程序的解決,判斷如屬于短循環(huán),將循環(huán)體內(nèi)各指令一次取入指令緩沖器中，停止預(yù)取指令;猜選分支恒選循環(huán)分支。１２、流水解決的重要技術(shù)途徑是什么?在CPU中可以有哪兩類流水？在存儲(chǔ)系統(tǒng)或存儲(chǔ)體系中舉出兩個(gè)應(yīng)用流水的例子。流水解決的重要技術(shù)途徑是時(shí)間重疊和功能部件專用化。CＰU內(nèi)部可以有指令流水線和運(yùn)算操作流水線。在存儲(chǔ)體系中CACHE存儲(chǔ)器的查地址映象表和訪物理CAＣＨＥ可以流水。存儲(chǔ)器系統(tǒng)中,主存模m多體交叉對(duì)各分體的交叉訪問也可以當(dāng)作是一種流水。第六章1、試分析陣列解決機(jī)特點(diǎn)(1）陣列解決機(jī)提高速度是運(yùn)用資源反復(fù),運(yùn)用并行性中的同時(shí)性;(2）解決單元同等地?fù)?dān)負(fù)起各種運(yùn)算,其設(shè)備運(yùn)用率也許不那么高;(3)速度提高在硬件價(jià)格大幅度下降情況下,潛力巨大；（４)互連網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)性能影響顯著;(5)互連網(wǎng)絡(luò)使陣列解決機(jī)比固定結(jié)構(gòu)的單功能流水線靈活；（6)陣列解決機(jī)結(jié)構(gòu)和所采用并行算法緊密聯(lián)系；（7）陣列解決機(jī)還必須提高標(biāo)量解決速度。總之，陣列解決機(jī)實(shí)質(zhì)上是專門對(duì)付數(shù)組運(yùn)算的解決單元陣列組成的解決機(jī)、專門從事解決單元陣列控制及標(biāo)量解決的解決機(jī)和專門從事輸入輸出及操作系統(tǒng)管理的解決機(jī)組成的一個(gè)異構(gòu)型多解決機(jī)系統(tǒng)。２、試比較陣列機(jī)的兩種基本形式(1)分布式存儲(chǔ)器陣列機(jī)。ａ、各解決單元PE有局部存儲(chǔ)器,被分布數(shù)據(jù)只能被本解決單元直接訪問。b、在控制部件ＣU內(nèi)有主存儲(chǔ)器。運(yùn)營時(shí)所有指令都在CＵ中，只把適合并行解決的“向量類”指令播給各ＰE，并控制各PE并行執(zhí)行。c、各ＰE可通過互連網(wǎng)ICＮ互換數(shù)據(jù)。d、PE通過ＣU連到管理解決機(jī)ＳＣ上，用于管理系統(tǒng)資源。(２）集中式共享存儲(chǔ)器陣列機(jī)。a、K個(gè)存儲(chǔ)體集中組成，經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)為所有N個(gè)解決單元共享。其中Ｋ等于數(shù)據(jù)解決單元數(shù)。b、互連網(wǎng)用于解決單元與存儲(chǔ)分體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)接構(gòu)成數(shù)據(jù)通路。3、試比較多級(jí)互連的幾種網(wǎng)絡(luò)AＴＲAN——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：第Ｉ級(jí)互換單元處在互換方式時(shí),實(shí)現(xiàn)Cubｅi;控制方式：級(jí)控制分級(jí)控制；互換單元：二功能互換單元。間接二進(jìn)制N方體——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):第Ｉ級(jí)互換單元處在互換方式時(shí),實(shí)現(xiàn)Cｕｂei;控制方式:單元控制;互換單元：二功能互換單元。多級(jí)混洗omega——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：每一級(jí)有一個(gè)全混拓?fù)浜鸵涣兴墓δ芑Q單元；控制方式：單元控制；互換單元：四功能互換單元。多級(jí)PＭ2I——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：每級(jí)按PＭ2I連接;控制方式：級(jí)控制或單元控制；互換單元：二功能互換單元。全排列Beｎes——拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三維立方體多級(jí)網(wǎng)絡(luò)與它的逆網(wǎng)絡(luò)連在一起，省去中間反復(fù)一級(jí)；控制方式：單元控制；互換單元:二功能互換單元。４、試說明間接二進(jìn)制n方體網(wǎng)絡(luò)是阻塞式網(wǎng)絡(luò)N個(gè)端要實(shí)現(xiàn)任意排列，應(yīng)有N！種。而單元控制的N=lｎN/ln2級(jí)間接二進(jìn)制方體網(wǎng)絡(luò)中，每級(jí)有Ｎ/２個(gè)開關(guān)，N級(jí)互連網(wǎng)互換開關(guān)總數(shù)為(NｌnN／ln2）/2．要實(shí)現(xiàn)入、出端的一一映射，每個(gè)開關(guān)只能取直接或互換兩種功能。所以開關(guān)狀態(tài)總共有2^［(ＮｌｎN/ln2)/2]，即N^（N/2）種。當(dāng)Ｎ>2時(shí),N^（N／2）<Ｎ!<ｐ>所以它無法表達(dá)所有N！排列，所以當(dāng)多個(gè)入出端同時(shí)連接時(shí)也許發(fā)生沖突，即間接二進(jìn)制Ｎ方體網(wǎng)絡(luò)是阻塞式網(wǎng)絡(luò)。5、試比較互連網(wǎng)動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兩種形式動(dòng)態(tài)單極網(wǎng)絡(luò)指網(wǎng)絡(luò)只有有限幾個(gè)連接,必須經(jīng)循環(huán)多次通過,才干實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)解決單元之間的信息傳送。節(jié)省設(shè)備，但通過時(shí)間長，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制規(guī)定高。動(dòng)態(tài)多極網(wǎng)絡(luò)指由多個(gè)動(dòng)態(tài)單極網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)組成的網(wǎng)絡(luò)。通過時(shí)間短，靈活性好，可運(yùn)用不同單極互連網(wǎng)絡(luò)組合成有不同特性和連接模式的多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)。缺陷是：增長設(shè)備和成本。6、試比較單級(jí)互連的幾種函數(shù)Cube相連的2個(gè)解決單元其二進(jìn)制編號(hào)只有一位不同。Cｕbeｉ,其第i位取反。有l(wèi)ogN(以２為底，下同）種函數(shù),任意兩點(diǎn)最大距離是logN，最多使用lｏgＮ次函數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意入出端連接,可逆。PM２IJ號(hào)解決單元直接連接的結(jié)點(diǎn)是J±2^i(0≤ｉ≤loｇＮ-1)。PM2±ｉ(j)=ｊ±２^ｉ(０≤ｉ≤lｏgN-１，０≤j≤N-1．有2lｏｇN－1種函數(shù)，任意兩點(diǎn)最大距離是N/2,最多使用２次函數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意端連接,可逆?；煜疵總€(gè)結(jié)點(diǎn)連到另一個(gè)二進(jìn)制結(jié)點(diǎn)最低位是其最高位的結(jié)點(diǎn)。Shｕｆｆer(Pn-1……Ｐ1P0)=Pn-2……Ｐ1P０Pｎ-１.有2種函數(shù)，任意兩點(diǎn)最大距離是２ｌｏgN-1,最多使用２loｇN－1次函數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意入出端的連接，不可逆。７、單指令流多數(shù)據(jù)流的并行解決機(jī)在系統(tǒng)組成上應(yīng)包含哪些部分和功能?反復(fù)設(shè)立大量的解決單元用規(guī)整靈活的互連函數(shù)互連，組成解決單元陣列;用專門的并行算法對(duì)數(shù)組、向量中的元素進(jìn)行并行解決;用一臺(tái)高性能解決機(jī)來進(jìn)行標(biāo)量解決和控制互連網(wǎng)絡(luò)的連接；用一臺(tái)管理解決機(jī)來運(yùn)營系統(tǒng)程序和輸入輸出任務(wù)。8、什么是全排列網(wǎng)絡(luò)?實(shí)現(xiàn)全排列網(wǎng)絡(luò)有哪兩種方法？可實(shí)現(xiàn)Ｎ個(gè)入端的所有Ｎ！種排列的網(wǎng)絡(luò)稱全排列網(wǎng)絡(luò)，即Ｎ個(gè)端所有一到一的傳送都不會(huì)發(fā)生傳送途徑使用沖突的互連網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)全排列網(wǎng)絡(luò)的出方法有：在多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)的輸出端設(shè)立鎖存器，使輸出端的數(shù)據(jù)再一次通過多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò);將兩個(gè)多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò),即一個(gè)正網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)逆網(wǎng)絡(luò)串接起來,合并掉中間的一級(jí)，組成2logＮ-1級(jí)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)。第七章１、簡述緊耦合和松耦合的多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各解決機(jī)之間通過互連網(wǎng)絡(luò)共享主存的緊耦合多解決機(jī)。緊耦合系統(tǒng)由P臺(tái)解決機(jī)，m個(gè)存儲(chǔ)器模塊，d個(gè)Ｉ／Ｏ通道和3個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。解決機(jī)－存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)解決機(jī)與各存儲(chǔ)模塊的連接。解決機(jī)中斷信號(hào)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多解決機(jī)之間的互連。解決機(jī)－I/O互連網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)解決機(jī)與外設(shè)的連接。每個(gè)解決機(jī)可自帶局部存儲(chǔ)器，也可自帶Cache.存儲(chǔ)器模塊可采用流水工作方式。緊耦合系統(tǒng)多用于并行作業(yè)中的多任務(wù)，一般解決機(jī)是同構(gòu)的。各解決機(jī)間通過共享I/O子系統(tǒng)、通道或通信線路實(shí)現(xiàn)機(jī)間通信，不共享主存的是松耦合系統(tǒng)。松散耦合多解決機(jī)由P個(gè)解決機(jī)，一個(gè)通道,一個(gè)仲裁開關(guān)和消息傳送系統(tǒng)。每個(gè)解決機(jī)帶有一個(gè)局部存儲(chǔ)器和一組I／O設(shè)備。在仲裁開關(guān)的通道中有高速通信存儲(chǔ)，用來緩沖傳送的信息塊。松散耦合多解決機(jī)較適合粗粒度的并行計(jì)算。2、簡述對(duì)樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換的過程一方面運(yùn)用互換律把相同的運(yùn)算集中在一起。然后運(yùn)用結(jié)合律把參與這些運(yùn)算的操作數(shù)配對(duì),盡也許并行運(yùn)算,從而組成樹高最小的子樹。最后再把這些子樹結(jié)合起來,用分派律進(jìn)一步減少樹高。3、試比較3種類型的多解決機(jī)操作系統(tǒng)主從型:管理程序只在一臺(tái)解決機(jī)上運(yùn)營。硬件結(jié)構(gòu)簡樸,控制簡樸，但對(duì)主機(jī)可靠性規(guī)定高，靈活性差。為目前大多數(shù)多解決機(jī)操作系統(tǒng)采用,工作負(fù)荷固定，從解決機(jī)能力明顯低于主解決機(jī)，或由功能差別大的多個(gè)解決機(jī)組成的異構(gòu)型系統(tǒng)。各自獨(dú)立型:控制分散到多臺(tái)解決機(jī)，共同完畢對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制工作。適合分布計(jì)算模式,對(duì)主機(jī)依賴性差,可靠性高;但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，共享表格訪問沖突,解決機(jī)負(fù)荷平衡較困難。合用于松耦合解決機(jī)系統(tǒng)。浮動(dòng)型:管理程序在解決機(jī)間浮動(dòng)。靈活性高,但發(fā)生訪問表格沖突,設(shè)計(jì)較困難。適合緊耦合多解決機(jī)系統(tǒng),特別是共享主存和I/O子系統(tǒng)的同構(gòu)多解決機(jī)系統(tǒng)。4、比較多解決機(jī)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)相關(guān)的解決方式并行順序串行互換串行“先讀后寫”可以（有條件）可以不可以“寫-寫”可以（有條件)可以不可以“先寫后讀”不允許可以特殊情況可以“先讀后寫”和“先寫后讀”必須不允許不允許無任何相關(guān)可以可以可以５、多解決機(jī)系統(tǒng)與并行解決機(jī)的重要差別是什么?多解決機(jī)系統(tǒng)重要解決的技術(shù)問題是什么?有差別的因素是并行性等級(jí)不同,多解決機(jī)系統(tǒng)是任務(wù)級(jí)并行，并行解決機(jī)是操作級(jí)并行。具體講：１）結(jié)構(gòu)靈活性不同。2）程序并行性等級(jí)不同。軟硬件支持不同。3)并行任務(wù)派生的方式不同。并行解決機(jī)能否并行工作由指令決定;多解決機(jī)必須有專門指令指明程序段能否并行執(zhí)行,派生的任務(wù)數(shù)是動(dòng)態(tài)變化的。４)進(jìn)程同步。并行解決機(jī)工作同步是自然的，而多解決機(jī)必須采用同步措施。５)資源分派和任務(wù)調(diào)度，多解決機(jī)比并行解決機(jī)任務(wù)調(diào)度復(fù)雜。多解決機(jī)必須解決的技術(shù)問題：1)硬件結(jié)構(gòu)上多解決機(jī)、主存、I/O子系統(tǒng)之間應(yīng)有高帶寬、低價(jià)格、靈活無規(guī)則的互連，盡也許不發(fā)生信息傳送的途徑?jīng)_突。２)從并行語言、并行算法、編譯等上,最大限度地開發(fā)出程序的并行性，實(shí)現(xiàn)多解決機(jī)各級(jí)的全面并行。3）大的任務(wù)如何細(xì)提成多個(gè)子任務(wù)、任務(wù)的粒度選擇。4)從操作系統(tǒng)上解決好多解決機(jī)間、并行任務(wù)的分派、調(diào)度和資源分派;任務(wù)或進(jìn)程間的同步死鎖和競(jìng)爭(zhēng)等問題的解決。5)系統(tǒng)的重組及良好的編程環(huán)境。6、簡述JOIN語句和FＯRK語句的基本功能。ＦＯＲＫｍ的功能：1）準(zhǔn)備好新進(jìn)程啟動(dòng)和執(zhí)行的必須信息。2)將空閑解決機(jī)分派給派生的新進(jìn)程，若沒有,則排隊(duì)等待。3）繼續(xù)在原解決機(jī)上執(zhí)行FORKm語句的原進(jìn)程。JＯINn的功能:１)JOIＮ語句將計(jì)數(shù)器初始化為０；２)執(zhí)行一次JOIN語句，計(jì)數(shù)器＋1,并與ｎ比較。3)若相等,則允許進(jìn)程通過JOＩＮ語句,計(jì)數(shù)器清0,進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。4）若不相等,則執(zhí)行JOIN語句的進(jìn)程結(jié)束,釋放解決機(jī)。7、試比較機(jī)間互連的幾種形式?？偩€形式:解決機(jī)與外部存儲(chǔ)器模塊通過總線相連。結(jié)構(gòu)簡樸、成本低、擴(kuò)展性好;但總線失效敏感,存在總線爭(zhēng)用。適合解決機(jī)較少、系統(tǒng)信息流量少、機(jī)數(shù)可擴(kuò)充情況。環(huán)形互連：各解決機(jī)點(diǎn)點(diǎn)相加成環(huán)。結(jié)構(gòu)簡樸、成本低、不爭(zhēng)用總線;但信息傳輸有延遲。適合解決機(jī)較少、使用高寬帶的光纖通信、系統(tǒng)流量高、機(jī)數(shù)可擴(kuò)充的情況。交叉開關(guān):用縱橫開關(guān)陣列將存儲(chǔ)器模塊、I／O通道相連。不爭(zhēng)用開關(guān);但開關(guān)陣列復(fù)雜，設(shè)備量較大。適合解決機(jī)數(shù)較多（但不超過16）、系統(tǒng)流量大、解決機(jī)數(shù)可擴(kuò)充的情況。多端口存儲(chǔ)器:將交叉開關(guān)移到存儲(chǔ)器接口中。不爭(zhēng)用總線，但存儲(chǔ)器接口復(fù)雜，較難控制。適合解決機(jī)數(shù)少、不能擴(kuò)充(一般是２臺(tái)),系統(tǒng)流量高的情況。開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu):把交叉開關(guān)設(shè)立在各解決機(jī)或接口內(nèi)部。所有開關(guān)樞紐數(shù)量少,可用較短途徑與解決機(jī)連接；但開關(guān)樞紐較復(fù)雜。適合解決機(jī)數(shù)多、可擴(kuò)充、分布結(jié)構(gòu)情況。8、多解決機(jī)在結(jié)構(gòu)與并行性方面與陣列解決機(jī)有什么不同？結(jié)構(gòu)方面:陣列解決機(jī)的互連較規(guī)整，有一定專用性，互連的解決單元數(shù)量大；多解決機(jī)要采用更靈活多變的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的互連模式,互連的解決機(jī)數(shù)量少。并行性方面：陣列解決機(jī)是操作級(jí)并行,是并行性的同時(shí)性;多解決機(jī)是作業(yè)、程序、任務(wù)級(jí)的并行,同時(shí)包含指令內(nèi)部操作間的并行,是并行性的并發(fā)性。9、多解決機(jī)中的并行性表現(xiàn)在哪些方面？開發(fā)多解決機(jī)的并行性有哪些途徑?多解決機(jī)重要實(shí)現(xiàn)作業(yè)之間、程序段之間、任務(wù)之間的并行,也可包具有指令級(jí)、指令內(nèi)部各微操作之間的并行。多解決機(jī)的并行性可運(yùn)用并行算法、并行程序設(shè)計(jì)語言、并行編譯、并行操作系統(tǒng)以及指令硬件等多種途徑來開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。第八章1、什么脈動(dòng)陣列機(jī),其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么?它是具有脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)的解決機(jī)。脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)由一些解決單元加上若干鎖存器構(gòu)成。陣列內(nèi)所有解決單元的數(shù)據(jù)鎖存器受同一時(shí)鐘控制，運(yùn)算時(shí)數(shù)據(jù)在陣列結(jié)構(gòu)的各個(gè)解決單元之間沿著各自的方向同步前進(jìn)。就象血管液流同樣，稱為脈動(dòng)陣列機(jī)。脈動(dòng)陣列機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是：（1)結(jié)構(gòu)簡樸,規(guī)則，模塊化強(qiáng)，可擴(kuò)充性好;(２）解決單元間數(shù)據(jù)通信距離短，規(guī)則,使數(shù)據(jù)流和控制流的設(shè)計(jì),同步控制均簡樸規(guī)整；（3）脈動(dòng)陣列機(jī)中各解決單元同時(shí)運(yùn)算，并行性極高，可通過流水獲得很高的吞吐率；(4)輸入數(shù)據(jù)被多個(gè)解決單元反復(fù)使用,減輕陣列與外界I／O通信量，減少系統(tǒng)對(duì)主存和Ｉ/O系統(tǒng)頻寬的規(guī)定。脈動(dòng)陣列機(jī)的缺陷是:其構(gòu)形與特定任務(wù)和算法密切相關(guān)，具有專用性，限制了應(yīng)用范圍。２、什么是控制流工作方式?什么是數(shù)據(jù)流工作方式?對(duì)兩者進(jìn)行比較。控制流工作方式是指計(jì)算機(jī)在程序計(jì)數(shù)器集中控制下,順次執(zhí)行指令。數(shù)據(jù)流工作方式是只要一條或一組指令所規(guī)定的操作數(shù)所有準(zhǔn)備就緒,就可立即激發(fā)相應(yīng)的指令或指令組執(zhí)行,執(zhí)行的結(jié)果又也許激發(fā)等待該執(zhí)行結(jié)果的一些指令。下面對(duì)兩者進(jìn)行比較?？刂屏鞣绞?通過訪問共享存儲(chǔ)單元讓數(shù)據(jù)在指令間流動(dòng)；指令執(zhí)行順序隱含在控制流中，受程序計(jì)數(shù)器控制;專門使用控制操作符來實(shí)現(xiàn)并行解決；有程序計(jì)數(shù)器