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符合题目要求的)
第Ⅱ部分 非选择题
二、填空题(请在每小题的空格中填上正确答案。)
1. 根据通道数据传输期中信息传输方式的不同,通道可分为字节多路、______和______三类通道。
选择 数组多路
[考点] 通道处理机的工作原理
[解析] 根据通道数据传输期中信息传输方式的不同,通道可分为字节多路、数组多路和选择三类。
2. 设计何种系列机属于______,系列机内不同型号计算机的组织属于______。
计算机系统结构 计算机组成
[考点] 计算机系统结构和计算机组成的区别
[解析] 设计何种系列机属于计算机系统结构,系列机内不同型号计算机的组织属于计算机组成。
3. 模拟指用机器语言解释实现______,进行模拟的机器称为虚拟机,被模拟的机器称为______。
软件移植 虚拟机
[考点] 模拟
[解析] 模拟指用机器语言解释实现软件移植,进行模拟的机器称为虚拟机,被模拟的机器称为宿主机。
4. 阵列机开发并行性的途径是______,是利用并行性中的______。
资源重复 同时性
[考点] 阵列处理机的构形和特点
[解析] 阵列机开发并行性的途径是资源重复,是利用并行性中的同时性。
5. ______是指各段可以进行不同的连接,以实现不同功能的流水线。
多功能流水线
[考点] 多功能流水线
[解析] 多功能流水线指各段可以进行不同的连接,以实现不同功能的流水线。
6. 流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占______之比,也称流水线设备的______。
整个运行时间 时间利用率
[考点] 流水线的效率
[解析] 流水线的效率是指流水线中设备的实际使用时间占整个运行时间之比,也称流水线设备的时间利用率。
7. 从计算机系统中处理数据的角度来讲,并行性等级从低到高分别是______、位并字串、______和全并行。
位字符串 位片串字并
[考点] 并行性的含义与级别
[解析] 从计算机系统中处理数据的角度来看,并行性等级从低到高可以分为四级,分别是位串字串、位并字串、位片串字并、全并行。
8. 数组多路通道适合于连接多台______速设备,通道“数据宽度”为______。
高 定长块
[考点] 通道处理机的工作原理
[解析] 数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备。
9. SIMD计算机的互连网络中,操作方式有______、______、______三种。
同步 异步 同步与异步组合
[考点] SIMD互连网络
[解析] SIMD计算机的的互连网络中,操作方式有同步、异步、同步与异步组合三种。
10. 多立方体网络的控制方式有______、______和单元控制。
部分级控制 级控制
[考点] 基本的多级互连网络
[解析] 控制方式是对各个交换开关进行控制的方式,以多级立方体网络为例,它可以有三种:级控制、单元控制、部分级控制。
三、简答题(每小题6分,共30分)
1. 什么是RISC计算机?RISC结构采用的基本技术有哪些?
RISC:计算机是精简指令系统计算机,即减少指令种数,简化指令功能,使指令系统规整,指令执行时间尽可能短。采用的技术有:按RISC设计的一般原则设计计算;以硬联逻辑为主,辅以微程序固件实现;在CPU中设大量寄存器,并采用重叠寄存器窗口技术;指令执行用流水和延迟转移技术;精心设计、优化编译系统的技术。
2. 计算机中的存储器件可分为哪些类型?
按存储介质分,存储器件有半导体介质、磁表面介质和光记录介质等类型。按访问方式分,存储器件有随机访问、顺序访问和半顺序访问三种类型。半导体随机访问存储器可分为SRAM和DRAM两种。按访问方式分,还可以将存储器分为读写存储器和只读存储器两种。半导体只读存储器有掩膜式ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。
3. 什么是Cache?它是如何组织的?
如果把程序在一段时间内集中访问的部分数据存放在高速的存储器中,访问存储器的平均时间就可以大大减少,从而减少程序的执行时间,这种高速、小容量的存储器就是Cache。Cache放在CPU与主存的中间,访问时间通常是主存的1/4到1/10。在层次化的存储器系统中,它是速度最快的存储器。Cache的基本思想是把程序执行时最频繁访问的指令和数据存放在速度较高的Cache存储器中,使得访存的平均时间接近于Cache的访问时间,而存储的容量则是主存的容量。Cache存储器的容量尽管很小,但是由于访存的局部性规律,绝大部分对存储器的访问数据都可以在Cache中发现,实际上不需要到主存中寻找,所以访存的平均时间可以接近Cache的访问时间。
4. 多处理机操作系统有哪三种类型?各适合于哪类机器?
多处理机操作系统有主从型、各自独立型和浮动型三种。
(1)主从型适合于工作负荷固定,且从处理机能力明显低于主处理机,或由功能差别很大的处理机组成的异构型多处理机。
(2)独立型适合于松耦合多处理机。
(3)浮动型适合于紧耦合多处理机,特别是由公用主存和I/O子系统的多个相同处理机组成的同构形多处理机。
5. 多处理机与单指令流多数据流系统的并行处理机有哪些主要差别?
(1)结构灵活性。
(2)程序并行性。
(3)并行任务派生。
(4)进程同步。
(5)资源分配和任务调度。
五、综合应用题(每小题10分,共20分)
在一台单流水线多操作部件上执行下面的程序,取指令、指令译码各需要一个时钟周期,MOVE、ADD和MUL操作各需要2、3个和4个时钟周期。每个操作都在第一个时钟周期从通用寄存器中读操作数,在最后一个时钟周期把运算结果写到通用寄存器中。 k: | MOVE | R1,R0; | R1←(R0) |
k+1: | MUL | R0,R2,R1; | R0←(R2)×(R1) |
k+2: | ADD | R0,R2,R3; | R0←(R2)+(R3) |
1. 就程序本身而言,可能有哪几种数据相关?
K与K+1为先写后读相关;K+1与K+2为写写相关。
2. 在程序实际执行过程中,有哪几种数据相关会引起流水线停顿?
由流水线时空图看,K与K+1的先写后读相关在第4时钟周期会引起流水线停顿,而K+1与K+2的写写相关在第8时钟周期会引起流水线停顿。
3. 画出指令执行过程的流水线时空图,并计算执行完这三条指令共使用了多少时钟周期?
由流水线时空图看,共插入了3个时钟周期的停顿,执行完这3条指令共使用了11个时钟周期。
[考点] 指令系统
4. 一个5段的流水线处理机上需经9拍才能完成一个任务,其预约表如下表所示。
分别写出延迟禁止表F,冲突向量C,并画出流水线状态转移图。
延退禁止表F={1,3,4,8}
由延退禁止表F可转换得初始冲突向量C=(10001 101)
根据初始冲突向量可画出状态转移图,如下图所示。
[考点] 流水方式