2016年4月自考计算机系统结构(02325)试题及答案解析

计算机系统结构试卷第1页共6页2016年4月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)本试卷共3页，满分l00分，考试时间l50分钟。考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。答在试卷上无效，试卷空白处和背面均可作草稿纸.2．第一部分为选择题。必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。3．第二部分为非选择题。必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。4．合理安排答题空间，超出答题区域无效。第一部分选择题一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。未涂、错涂或多涂均无分。1．以软件为主实现的机器称为p26A．模型机器B．模拟机C．虚拟机器D．实际机器2．下列关于系列机软件兼容描述正确的是p40A．系列机软件必须保证向后兼容，力争向前兼容B．系列机软件必须保证向下兼容，力争向前兼容C．系列机软件必须保证向前兼容，力争向上兼容D．系列机软件必须保证向下兼容，力争向后兼容3．浮点数阶值采用二进制p位、尾数基值位rm，则该浮点数的最大阶值为p63A．2pB．2p-1C．2p-1D．2p-1-14．为了使任何时候所需的信息都只用一个存储周期访问到，信息在主存中存放的地址要求是p73A．地址最低位为0B．地址最高位为0C．该信息宽度的一半D．该信息宽度的整数倍5．存储器的最大频宽是指p98A．存储器瞬时访问的频宽B．存储器最大的传输速率C．存储器连续访问时的频宽D．存储器的实际传输速率6．总线控制定时查询方式的控制线的线数为p111A．┌log2N┐B．1+┌log2N┐C．2+┌log2N┐D．3+┌log2N┐7.存储层次构成的主要依据是p127A．CPU的速度B．主存器件C．程序设计语言D．程序的局部性8．相联存储器的访问依据是计算机系统结构试卷第2页共6页A．内容B．地址C．速度D．周期9．并行向量处理的互联网络是A．交换开关B．纵横交叉开关C．单总线D．多总线10．从指令和数据的多倍性来看，阵列机属于A．单指令流单数据流B．单指令流多数据流C．多指令流单数据流D．多指令流多数据流第二部分非选择题二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)请在答题卡上作答。11．软件的功能可以用__硬件_____或___固件____实现。12．指令由__操作码_____和__地址码_____两部分组成。p7513．计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、__信息处理_____、__知识处理_____和智能处理。p44~p4514．浮点数下溢处理的精度损失对__系统_____程序和__应用_____程序设计者都是透明的。p6915．适当选择好Cache的容量、块的大小、组相联的_组数______和组内的_块数______，可以保证有较高的命中率。16．能够并行读出多个CPU字的单体多字和__多体单字_____、__多体多字_____的交叉访问主存系统被称为并行主存系统。p10017．中断系统的软、硬件功能分配实质上是中断_处理程序软件______和中断_响应硬件______的功能分配。p10718．页式存储是把_主存______空间和_程序______空间都机械地等分成固定大小的页，按页顺序编号。p13119．主存空间数据相关是相邻两条指令之间出现对主存_同一单元______要求__先写而后读_____的关联。20．将二维数组中各元素在存储器中_错位______存放可以使行或列的各元素都能并行访问，但会造成_主对角线______上各元素的并行访问冲突。三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)请在答题卡上作答。21.简述指令字格式优化的措施。p80答：⑴采用扩展操作码，并根据指令的频度Pi的分布状况选择适合的编码方式，以缩短操作码的平均码长；⑵采用多种寻址方式，以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多的地址信息；⑶采用0、1、2、3等多种地址制，以增强指令的功能；⑷在同种地址制内再采用多种地址形式，让每种地址字段可以有多种长度，且让长操作码与短操作码进行组配；⑸在维持指令字在存储器中按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度。22.简述引入数据表示的原则。p61计算机系统结构试卷第3页共6页答：⑴看系统的效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少；实现时间是否减少又主要看主存和处理机之间传递的信息量是否减少；⑵看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高。如果只对某种数据结构的实现效率高、而对其他数据结构的实现效率低，或应用较少，将导致性价比下降。23.简述数组多路通道的数据传输方式。p119答：数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才能释放总线，通道再去选择下一台设备，再传送该设备的K个字节。如此，以成组方式轮流交叉地为多台高速设备服务。设备要想传送N个字节，就需要先给┌N/K┐次申请使用通道总线才行。24．简述机群系统相对于传统的并行系统的优点。答:⑴系统有高的性能价格比；⑵系统的开发周期短；⑶系统的可扩展性好；⑷系统的资源利用率高；⑸用户投资风险小；⑹用户编程方便。25．简述SIMD系统的互连网络的设计目标。答：⑴结构不要过于复杂，以降低成本；⑵互联要灵活，以满足算法和应用的需求；⑶处理单元间信息交换所需传送步数尽可能少，以提高速度性能；⑷能用规整单一的基本构件组合而成，或经多次通过或多级连接来实现复杂的互联，使模块性好，以便于用VLSL实现并满足系统的可扩展性。四、简单应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)请在答题卡上作答。26．给出N=8的蝶式变换，如图题26图所示。⑴写出互连函数关系。⑵如果采用omega网络，需几次通过才能完成此变换？0。。01。。12。。23。。34。。45。。56。。67。。7题26图解：⑴互联函数关系：f(P2P1P0)=P0P1P2⑵如果处理单元设有屏蔽位控制硬件，可让PE0、PE2、PE5和PE7均处于屏蔽，PE1、PE3、PE4和PE6为活跃，只需要在omega网络上通过一次，传输路径无冗余。计算机系统结构试卷第4页共6页如果处理单元未设置屏蔽位控制硬件，就需要在omega网络上通过两次，此时，传输路径就会出现很多冗余。27.由3位数（其中最低位为下溢处理的附加位）经ROM查表舍入法，下溢处理成2位结果，设计使下溢处理平均误差接近于0的ROM表，列出ROM编码表的地址与内容的对应关系。解：3位数的ROM下溢处理表共有23=8个地址，地址码为000~111，每个地址存放一个处理结果。下溢处理平均处理误差接近于0的ROM处理表如图27所示地址000001010011100101110111内容0001011010111111图27五、综合应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)请在答题卡上作答。28．如果通道在数据传送期中，选择设备的时间T5为10µs，传送一个字节数据需要的时间TD为0.5µs。(1)某低速设备每隔500µs发出一个字节数据请求，至多可接几台这种设备？(2)对于题28表所示的低速设备，一次通信传送的字节数不少于1024个字节，则哪些设备可挂？哪些设备不可挂？题28表A~F设备的速率解：⑴低速设备每隔500µѕ发出一个字节的数据传送请求，挂低速设备的通道应按字节多路通道方式工作，极限流量：fmax.byte=1/(TS+TD)如果所挂的台数为m，设备的速率fi实际就是设备发出的字节传送请求的间隔时间的倒数，相同设备，速率之和为mfi。为了不丢失信息，应满足:1/(TS+TD)≥mfi于是m应满足：m≤1/(TS+TD)·fi=500/（10+0.5）=48所以至多可挂48台低速设备。⑵设备ABCDEF设备速率fi/B·µs-11/0.11/0.61/0.21/0.251/0.81/0.55计算机系统结构试卷第5页共6页29．有以下FORK、JOIN写成的在多处理机上并行执行的程序：10U=A+BFORK3020V=U/BJOIN2GOTO4030W=A*UJOIN240FORK6050X=W-VJOIN2GOTO7060Y=W*UJOIN270Z=X/Y假设现为两台处理机，除法速度最慢，加、减法速度最快，画出该程序在两台处理机上运行时的资源时空图。解：如答29图。计算机系统结构试卷第6页共6页