2021年4月高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試

計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試卷

(課程代碼02325)?

注意事項：

1．本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，第二部分為非選擇題。

2．應(yīng)考者必須按試題順序在答題卡（紙）指定位置上作答，答在試卷上無效。

3．涂寫部分、畫圖部分必須使用2B鉛筆，書寫部分必須使用黑色字跡簽字筆。

第一部分?選擇題

一、單項選擇題：本大題共l0小題，每小題l分。共10分。在每小題列如的備選項中只有一項是最符合題目要求的。請將其選出。

1.?在主存設(shè)計上，屬于計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的內(nèi)容是

A.頻寬的確定 ????????????B.采用多體交叉還是單體交叉存儲器

C.容量和編址方式 ???????????D.采用MOS還是TTL

2.?堆棧型計算機(jī)比通用型計算機(jī)更具有的優(yōu)越性之一是

A.?能挺高存儲器空間的利用率

B.?支持先進(jìn)先出類解題算法的求解

C.?支持子程序的嵌套和遞歸調(diào)用

D.?支持向量的運算

3.?中斷響應(yīng)由高到低的優(yōu)先級排序次序是

A.?訪管→程序性→機(jī)器故障 ?????B.訪管→程序性→重新啟動

B.?程序性→I/O→訪管 ??????????????D.外部→訪管→程序性

4.?下列不會對主存命中率產(chǎn)生影響的是

A.?程序地址流 ?????????????????????B.替換算法

B.?分配給程序的實頁數(shù) ????????????????D.主存總線結(jié)構(gòu)

5.?各個功能段在同一時間內(nèi)可按不同的運算或功能進(jìn)行連接的多功能流水線是

A.?系統(tǒng)流水線 ????B.部件流水線 ????C.靜態(tài)流水線 ?????D.動態(tài)流水線

6.?采用分布式結(jié)構(gòu)的多處理機(jī)機(jī)間互連形式為

A.?開關(guān)樞紐結(jié)構(gòu)????????B.環(huán)形互連

B.?交叉開關(guān) ???????????????D.多端口存儲器

7.?ILLIAC IV處理機(jī)屬于

A.?SIMD系統(tǒng) ?????B.SISD系統(tǒng) ?????C.MISD系統(tǒng) ?????D.MIMD系統(tǒng)

8.?在多處理機(jī)環(huán)境中，兩個程序段之間如果存在“先讀后寫”的數(shù)據(jù)反相關(guān)，下列說法正確的是

A.?無論如何不能并行 ?????B.不可以交換串行

B.?即使同步控制也不能并行 ?????D.若指令滿足交換律，可以交換串行

9.?數(shù)據(jù)流計算機(jī)中的數(shù)據(jù)驅(qū)動的策略是

A.?請求式求值 ????B.滯后求值 ??C.邊求值邊計算 ?D.提前求值

10.?下列關(guān)于歸約機(jī)的描述，不正確的是

A.?歸約機(jī)是面向函數(shù)式語言或以函數(shù)式語言為機(jī)器語言的非Neumaa型機(jī)器

B.?歸約機(jī)采用適合于函數(shù)式程序運行的多處理器（機(jī)）互連的結(jié)構(gòu)

C.?歸約機(jī)具有大容量物理存儲器的同時，還需要少量的虛擬存儲器

D.?歸約機(jī)的處理部件應(yīng)當(dāng)是一種有多個處理器或多個處理機(jī)并行的結(jié)構(gòu)形式

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。

11.?從計算機(jī)原理上看，軟件的功能可以用硬件或固件完成，硬件的功能也可以用軟件模擬完成。

12.?軟件移植的模擬方法是用_機(jī)器語言程序解釋，其解釋程序存儲于主存中。

13.?在高性能多用戶計算機(jī)系統(tǒng)中，用戶程序輸入/輸出應(yīng)由用戶向系統(tǒng)發(fā)出I/O請求，經(jīng)過__操作系統(tǒng)__來調(diào)度分配設(shè)備，并進(jìn)行具體的輸入輸出處理。

14.?計算機(jī)總線按信息傳送的方向而言，可分為單向傳輸和_雙向傳輸。

15.?多級立方體網(wǎng)絡(luò)交換開關(guān)的控制方式主要有級控制、單元控制和部分級控制。

16.?CRAY-1向量處理機(jī)的一個顯著特點是只要不出現(xiàn)_功能部件使用沖突和源向量寄存器使用沖突，通過鏈接機(jī)構(gòu)可使有數(shù)據(jù)相關(guān)的向量指令能在大部分時間內(nèi)并行執(zhí)行。

17.?陣列處理機(jī)的構(gòu)形主要有采用分布式存儲器陣列構(gòu)形和采用集中式共享存儲器陣列構(gòu)形.

18.?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.

19.?Cache的寫策略主要包括寫回法和寫直達(dá)法兩種。

20.?根據(jù)對數(shù)據(jù)令牌處理的方式不同，數(shù)據(jù)流計算機(jī)可以劃分為靜態(tài)和動態(tài)兩種類型

?

三、簡答題：本大題共5小題，每小題6分，共30分。

21.?簡述設(shè)計RISC計算機(jī)的基本原則。

（1）只選擇使用頻度很高的指令；

（2）減少指令系統(tǒng)尋址方式的種類；

（3）讓所有指令豆豆在一個機(jī)器周期內(nèi)完成；

（4）擴(kuò)大通用寄存器的數(shù)量；

（5）多數(shù)指令都采用硬聯(lián)控制實現(xiàn)；

（6）精簡指令和優(yōu)化設(shè)計編譯程序，簡單有效地支持高級語言的實現(xiàn)。

?

22.?簡述字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道分別使用連接的設(shè)備及各通道的特點。

（1）字節(jié)多路通道使用與連接大量的字符類低速設(shè)備；傳送一個字符的時間很短，但字符（字節(jié)）間的等待時間很長；

（2）數(shù)組多路通道適用于連接多臺高速設(shè)備，設(shè)備的傳送速率很高，但傳送開始前的尋址輔助操作時間很長；

（3）選擇通道適用于連接優(yōu)先級高的高速設(shè)備，在數(shù)據(jù)傳送期間內(nèi)獨占通道，只能執(zhí)行一道通道程序。

?

23.?簡述虛擬存儲器頁面失效和實頁沖突發(fā)生的原因及所確定替換算法的依據(jù)。

當(dāng)處理機(jī)要用到的指令或數(shù)據(jù)不在主存中時，會發(fā)生頁面失效；當(dāng)主存已滿且發(fā)生頁面失效時，會發(fā)生實頁沖突。

替換算法的確定主要看主存是否有高的命中率、是否便于實現(xiàn)和輔助軟硬件成本是否低。

?

24.?簡述流水線機(jī)器全局性相關(guān)的概念及處理全局性相關(guān)的四種方法。

全局性相關(guān)指的是已進(jìn)入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)的指令之間相關(guān)。處理全局性相關(guān)的四種方法：

使用猜測法；加快和提前形成條件碼；采取延遲轉(zhuǎn)移；加快短循環(huán)程序的處理；

?

25.?簡述多處理機(jī)與陣列處理機(jī)在指令流和并行等級的區(qū)別。

（1）指令流的區(qū)別；陣列處理機(jī)是單指令流；多處理機(jī)是多指令流。

（2）并行等級區(qū)別；陣列處理機(jī)主要針對向量、數(shù)組處理，實現(xiàn)向量指令操作級的并行，是開發(fā)并行性的同時性；多處理機(jī)實現(xiàn)的則是更高一級的作業(yè)或任務(wù)間的并行，是開發(fā)并行性的并發(fā)性。

四、簡單應(yīng)用題：本大題共2小題，每小題10分，共20分。

26.?有一條4段（S1-S4）組成的數(shù)據(jù)處理流水線如題26圖所示。其中S1和S4的執(zhí)行時間均為△t，S2與S3的執(zhí)行時間均為2△t.該流水線連續(xù)處理5個數(shù)據(jù)，要求；

（1）畫出處理過程的時空圖

?

（2）求出該流水線的實際吞吐率和效率。

流水線段數(shù)m=4，任務(wù)樹=5；

瓶頸的時間△tj=2△t

吞吐率

效率

總結(jié)：效率=吞吐率x最大瓶頸時間/段數(shù)

?

27.?陣列處理機(jī)0-7共有8個處理單元互連，要求按照（0,3）、（1,2）、（4,7）、（5,6）配對通信。

（1）寫出實現(xiàn)該功能的互連函數(shù)的一般式。

（000,011） 互連函數(shù)為Cube（b2b1b0）=b2-b1-b0

（2）畫出用三級立方體網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)該互連函數(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)出各級控制開關(guān)的狀態(tài)。

第0級與第1級控制開關(guān)的狀態(tài)為變換，第2級控制開關(guān)的狀態(tài)為直連接。

?

?

五、綜合應(yīng)用題：本大題共2小題，每小題10分，共20分。

28.?假設(shè)某機(jī)器共有8條指令（I1-I8）,使用頻度如題28表所示，要求

?

（1）構(gòu)造哈夫曼樹，計算采用哈夫曼樹編碼時操作碼的平均碼長。

?

平均碼長=4x（0.04+0.05+0.06+0.08）+3x（0.12+0.15）+2x（0.2+0.3）=2.73

?

（2）如果采用只有兩種碼長的擴(kuò)展操作碼進(jìn)行編碼，給出一種最優(yōu)編碼方案，使得操作碼的平均碼長最短，并求出平均碼長。

按照指令使用頻度將指令分成兩組，頻度較高的3條指令1,2，5，采用兩位操作碼編碼表示，零下一個2位編碼作為擴(kuò)展標(biāo)志，擴(kuò)展出3位，用來編碼其余頻度較低的5條指令；

平均碼長=2*（0.3+0,2+0,15）+5*（0.04+0.05+0.06+0,0,8+0.12）=3.05

?

?

?

29.?若計算機(jī)有4級中斷，中斷響應(yīng)的優(yōu)先次序為1→2→3→4，要求中斷處理的次序為1→4→2→3.

（1）設(shè)計各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位（中斷屏蔽位“1”對應(yīng)于開放，“0”對應(yīng)于屏蔽）。

（2）如果所有的中斷處理各需3各單位時間，中斷響應(yīng)和中斷返回時間相對于中斷處理時間少得多。當(dāng)計算機(jī)正在運行用戶程序時，發(fā)生第2級中斷請求，過兩個單位時間后，同時發(fā)生第3、4級中斷請求，再過兩個單位時間后，又發(fā)生第1級中斷請求。畫出程序運行過程示意圖。

?

?

?

圖形成過程；中斷處理的次序為1→4→2→3.且每次處理經(jīng)過3t，（圖中我用一橫代表1t）；根據(jù)題意（要點：優(yōu)先級，執(zhí)行3t才可退出中斷程序）

（a）當(dāng)計算機(jī)正在運行用戶程序時，發(fā)生第2級中斷請求，2級要執(zhí)行3t才能執(zhí)行用戶程序，但是2級還差t才執(zhí)行完畢；2級執(zhí)行完畢后才能用戶程序執(zhí)行。

（b）此時2級已經(jīng)執(zhí)行了2t，同時發(fā)生第3、4級中斷請求且要執(zhí)行2t（根據(jù)題意），由于4的優(yōu)先級高于2、3的優(yōu)先級，所以是4級執(zhí)行了2t；目前2級還差t時間執(zhí)行完成，4級還差t時間完成，3級低于2、4級還差3t。都還沒有執(zhí)行完成。

（c）又發(fā)生第1級中斷請求(根據(jù)題意)；1級的優(yōu)先級最高，所以1級執(zhí)行3t完畢；

（d）2,3,4都沒有執(zhí)行完畢，但是4的優(yōu)先級高于2.3，所以1執(zhí)行完畢之后在執(zhí)行4級剩下的t；

（e）4級執(zhí)行完畢之后，2級優(yōu)先級高于3級，所以執(zhí)行2級剩下的1t；

（f）由于最開始發(fā)生的是2級中斷，2級執(zhí)行完畢之后需要回到用戶程序執(zhí)行t，

（g）由于1,4,2級全部執(zhí)行完畢了，再次發(fā)生中斷，只剩下3級執(zhí)行3t，執(zhí)行完畢之后回到用戶程序。

（h）1-4-2-3執(zhí)行完畢，繼續(xù)執(zhí)行用戶程序

Ps：程序運行過程示意圖我每次都弄不清楚，這一次終于給他弄清楚了；希望能夠幫助到大家理解。我也是看了好幾遍不懂，突然今天豁然開朗了，之前有人給我說的要懂不懂的，今天我是真的弄明白了。

?

?