2016年4月自考計算機(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100分，考試時間150分鐘?？忌痤}注意事項：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。必須對應(yīng)試卷上的題號使用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，使用0.5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備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其選出并將“答題卡”的相應(yīng)代碼涂黑

2、。未涂、錯涂或多涂均無分。1 .以軟件為主實現(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,浮點數(shù)階值采用二進(jìn)制p位、尾數(shù)基值位rm,則該浮點數(shù)的最大階值為p63A.2pB.2p-1C.2P-1D.2P-1-14 .為了使任何時候所需的信息都只用一個存儲周期訪問到，信息在主存中存放的地址要求是p73B.地址最Wj位為0D.該信息寬度的整數(shù)倍p111B.1+

3、rlog2NnD.3+rlogzNiB.主存器件D.程序的局部性A.地址最低位為0C.該信息寬度的一半5 .存儲器的最大頻寬是指p98A,存儲器瞬時訪問的頻寬B.存儲器最大的傳輸速率C.存儲器連續(xù)訪問時的頻寬D.存儲器的實際傳輸速率6 .總線控制定時查詢方式的控制線的線數(shù)為A.R»g2NnC.2+2g2NK7 .存儲層次構(gòu)成的主要依據(jù)是p127A.CPU的速度C.程序設(shè)計語言8 .相聯(lián)存儲器的訪問依據(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

4、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）請在答題卡上作答。11 .軟件的功能可以用硬件或固件實現(xiàn)。12 .指令由操作碼和_地址碼兩部分組成。p7513 .計算機(jī)應(yīng)用可歸納為向上升級的4類：數(shù)據(jù)處理、信息處理、知識處理和智能處理。p44-p4514 .浮點數(shù)下溢處理的精度損失對系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序設(shè)計者都是透明的。p6915 .適當(dāng)選擇好Cache的容量、塊的大小、組相聯(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)。p100

5、17 .中斷系統(tǒng)的軟、硬件功能分配實質(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。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)組中各元素在存儲器中錯位存放可以使行或列的各元素都能并行訪問，但會造成主對角線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）請在答題卡上作答。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，

6、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器中按整數(shù)邊界存儲的前提下，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。p61答：看系統(tǒng)的效率是否有顯著提高，包括實現(xiàn)時間和存儲空間是否有顯著減少；實現(xiàn)時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。如果只對某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)效率高、而對其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)效率低，或應(yīng)用較少，將導(dǎo)致性價比下降。23 .簡

7、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設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定K個字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才能釋放總線，通道再去選擇下一臺設(shè)備，再傳送該設(shè)備的K個字節(jié)。如此，以成組方式輪流交叉地為多臺高速設(shè)備服務(wù)。設(shè)備要想傳送N個字節(jié)，就需要先給N/K1次申請使用通道總線才行。24 .簡述機(jī)群系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的并行系統(tǒng)的優(yōu)點。答:系統(tǒng)有高的性能價格比；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?。挥脩艟幊谭奖?。25 .簡述SIMD系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標(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

8、，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)多次通過或多級連接來實現(xiàn)復(fù)雜的互聯(lián)，使模塊性好，以便于用VLSL實現(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）請在答題卡上作答。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？解：互聯(lián)函數(shù)關(guān)系：f（P2P1P0）=P0P1P2如果處理單元設(shè)有屏蔽位控制硬件，可讓PE）、PE2、P5和PE7均處于屏蔽，P日、PR、PB和P國為活躍，只需要在omega網(wǎng)絡(luò)上通過一次，傳輸路徑無冗余。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

9、入法，下溢處理成2位結(jié)果,設(shè)計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)容的對應(yīng)關(guān)系。解：3位數(shù)的ROM下溢處理表共有23=8個地址，地址碼為000111,每個地址存放一個處理結(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如果處理單元未設(shè)置屏蔽位控制硬件，就需要在就會出現(xiàn)很多冗余。omega網(wǎng)絡(luò)上通過兩次，此時，傳輸路徑五、綜合應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)請在答題卡上作答。28.如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備的時間T5為10科s,傳送一個字節(jié)數(shù)

10、據(jù)需要的時間Td為0.5s。(1)某低速設(shè)備每隔500ds發(fā)出一個字節(jié)數(shù)據(jù)請求，至多可接幾臺這種設(shè)備？(2)對于題28表所示的低速設(shè)備，一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個字節(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r-1fi/B,肉1/0.11/0.61/0.21/0.251/0.81/0.55題28表AF設(shè)備的速率解：低速設(shè)備每隔500謾發(fā)出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送請求，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)如果所掛的臺數(shù)為m,設(shè)備的速率fi實際就是設(shè)備發(fā)出的字節(jié)傳送請求的間隔時間的倒數(shù),相同設(shè)備，速率之和為mfi。為了不丟失

11、信息，應(yīng)滿足：1/(Ts+Td)>mfi于是m應(yīng)滿足：m<1/(Ts+Td)fi=500/(10+0.5)=48所以至多可掛48臺低速設(shè)備。（2）如題找表明示為低速設(shè)備，此通道是選擇通道T如果通道上掛有m臺設(shè)備，則選擇通道的極限流就為二wui口BnruJ.一,”心Ts10一+,“一什分）限制通道上所掛的設(shè)備速率/言而E網(wǎng)T/孑為黑（1分）+0.5即:工w1S31口分）根掂題'期表可知，只能掛隊E,F設(shè)翁,0分）A、C3設(shè)備因為速率超過人*此一所以不能掛口（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：10U=A+BFORK3020V=U/BJOIN2GOTO4