第Ⅰ部分 选择题
一、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是最符合题目要求的) 第Ⅱ部分 非选择题
二、填空题1. 通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能来开发并行性的途径是______。
资源重复
[考点] 并行性开发的途径
[解析] 资源重复是通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能来开发并行性的途径。
2. 运算中的精度损失是运算中______右移出计算机字长,使______丢失造成的。
尾数 有效数字
[考点] 浮点数尾数基值的选择
[解析] 运算中的精度损失是运算中尾数右移出计算机字长,使有效数字丢失造成的。
3. 总线控制的优先次序的确定可以有______、______、______三种不同的方式,也可以是它们的结合。
串行链接 定时查询 独立请求
[考点] 总线的控制方式
[解析] 优先次序的确定可以有串行链接、定时查询、独立请求三种不同的方式,也可以是它们的结合。
4. 通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外,也可能存放形成访存操作数物理地址的______和______。
变址值 基址值
[考点] 通用寄存器组相关的处理
[解析] 通用寄存器除了存放源操作数、运算结果外,也可能存放形成访存操作数物理地址的变址值和基址值。
5. 尽可能加速处理______概率的事件要比加速处理概率很______的事件更能显著提高性能。
高 低
[考点] 哈夫曼压缩原理
[解析] 尽可能加速处理高概率的事件远比加速处理概率很低的事件更能显著提高性能。
6. 通用寄存器组的相关有两种解决办法,分别是______和______。
推后分析 设置相关专用通路
[考点] 通用寄存器组的相关处理
[解析] 通用寄存器组的相关有两种解决办法,分别是推后分析和设置相关专用通路。
7. 评价存储器性能的基本要求是低价格、______和______。
大容量 高速度
[考点] 存储的基本要求
[解析] 对存储系统的基本要求是低价格、大容量和高速度。
8. 总线按在系统中的位置分为芯片集、______和______。
板级 系统级
[考点] 总线的分类
[解析] 总线按在系统中的位置分芯片级(CPU芯片内的总线)、板级(连接插件板内的各个组件,也称局部总线或内部总线)和系统级(系统间或主机与I/O接口或设备之间的总线)等三级。
9. 控制方式对各个交换开关进行控制的方式,分别是级控制、______和______。
单元控制 部分级控制
[考点] 基本的多级互连网络
[解析] 控制方式对各个交换开关进行控制的方式,分别是级控制、单元控制、部分级控制。
(1)级控制:同一级的所有开关只用一个控制信号控制,同时只能处于同一种状态。
(2)单元控制:每一个开关都由自己独立的控制信号控制,可各自处于不同的状态。
(3)部分级控制:第i级的所有开关分别用i+1个信号控制,i介于0和n-1之间,n为级数。
10. 在多处理机上,各处理机的程序段并行必然是异步的,出现的三种数据相关分别是______、______和数据相关。
数据反相关 数据输出相关
[考点] 程序性并行性的分析
[解析] 程序段之间必然会出现类似的三种数据相关,分别是数据相关、数据反相关和数据输出相关。
三、简答题1. 并行处理计算机除分布处理、MPP和机群系统外,还有哪四种基本结构?它们各自解决的基本问题是什么?
并行处理计算机还有四种结构:流水线计算机、阵列处理机、多处理机、数据流计算机。流水线计算机解决拥塞控制,冲突防止,分支处理,指令和数据的相关处理,流水线重组,中断处理,流水线调度以及作业顺序的控制等。阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计,存储器组织,数据在存储器中的分布算法,针对具体应用题目的高效并行算法等问题,尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环,避免相关。多处理机解决处理机间互连和存储器组织等,存储管理、资源分配、任务分解、系统死锁的防止、进程间的通信和同步、多处理机的调度、系统保护等,高效并行算法和并行语言的设计等问题。数据流计算机主要研究合适的硬件组织和结构,数据流程序图,能高效并行执行数据流语言以及解决目前数据流机存在的某些问题。
2. 简述三种面向的寻址方式的关系。
3种寻址方式各有特点但又不相互排斥。
面向寄存器的寻址速度最快,但需增大寄存器的硬件开销。面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢,但可使用少量的寄存器。面向堆栈的寻址可减轻编译的负担,不用考虑寄存器的优化分配,很好地支持了程序的调用,可省去命令中的地址字段,但速度慢,甚至比面向主存的寻址慢。3种面向的寻址不互相排斥。在同一系统结构中,应以一种面向
的寻址为主,辅以其他面向的寻址,互相取长补短。例如,在堆栈型机器中,可增设面向寄存器的寻址方式;除直接访问栈顶外,还能访问栈中任意单元;可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。
3. 简述设计RISC的一般原则。
(1)确定指令系统时,只选择使用频度很高的那些指令,再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其他功能的指令,大大减少指令条数,使之一般不超过100条。
(2)减少指令系统所用寻址方式种类,一般不超过两种。
(3)让所有的指令都在一个机器周期内完成。
(4)扩大通用寄存器数,一般不少于32个,尽量减少访存,只有存取指令访存。
(5)为提高指令执行速度,大多数指令都用硬联控制实现,少数指令才用微程序实现。
(6)通过精简指令和优化设计编译程序,简单有效地支持高级语言的实现。
4. 简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。
(1)时间重叠:引入时间因素,是让多个处理过程在时间上相互错开,轮流使用同一套硬件设备的各个部分,以加快硬件周转使用来赢得速度。
(2)资源重复,是引入空间因素,通过重复设置硬件资源来提高性能。
(3)资源共享,是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源,来提高其利用率,相应也就提高了系统的性能。
5. 简述程序的动态再定位的思想。
在硬件上设置基址寄存器和地址加法器。在程序不作变换直接装入主存的同时,装入主存的起始地址存入对应该道程序使用的基址寄存器中。程序执行时,只要通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基址形成物理(有效)地址后去访存即可。
四、简单应用题1. 设某系统的中断源的中断请求优先级分为4级,从高到低为1、2、3、4。设中断级屏蔽位为“1”,对应屏蔽;中断级屏蔽位为“0”,对应开放。要求中断处理次序与中断响应次序相同,请给出各级中断处理程序的中断级屏蔽位的设置(要求:先进行文字说明,再画出中断级屏蔽位表)。
要求中断处理次序为1、2、3、4,即要求:
中断处理程序1应屏蔽其他所有中断请求,包括同级的其他请求,以保证中断处理程序1能优先执行完;
中断处理程序2屏蔽中断请求2、3和4,并对中断请求1开放;
中断处理程序3屏蔽中断请求3和4,并对中断请求1和2开放;
中断处理程序4屏蔽中断请求4,并对中断请求1、2和3开放。
中断请求中断处理程序级别中断级屏蔽位1234111111220111330011440001。
[考点] 中断处理
2. 某字节多路通道连接8台外部设备,其数据传输速率见下表。
设备号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
传输速率(kbit/s) | 15 | 25 | 15 | 100 | 80 | 30 | 10 | 25 |
计算所有设备都工作时的通道实际最大流量和实际的工作周期。
F=(15+25+15+100+80+30+10+25)=300kbi/s
T=1/F=1/(300×1024)=0.00326ms/bit。
[考点] 指令流水