2018年西安交通大学电子与信息工程学院814计算机基础综合之计算机组成原理考研核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． SIMD
【答案】
但单指令多数据）是提高数据并行处理能力的重功能和的位宽。
要手段。随着超大规 模集成电路的发展，主流微处理器厂商不断地增加等问题。
2． 空间并行
【答案】空间并行即资源重复。在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜，通过重复设置硬件资源，大幅度提高计 算机系统的性能。随着硬件价格的降低，资源重复在单处理机中通过部件冗余、多存储体等方式被广泛应用，而多处理机本身就是实施“资源重复”原理的结果。 仍然存在诸多性能瓶颈，如地址不对齐、数据重组和控制相关的向量化（Control flow ）
二、简答题
3． 计算机的系统软件包括哪几类? 说明它们的用途。
【答案】系统软件用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类：
（1）各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等；
（2）语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等，用于把源程序翻译或解释成目的程序；
（3）操作系统，用来管理计算机资源（如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序）和自动调度用
户的作业程序，而使多个用户能有效地共用一套计算机系统；
（4）数据库管理系统（DBMS ），实现有组织地、动态地存储大量相关数据，方便多用户访问计算机软、硬件资源。
4． CTU 的性能指标有哪些? 其概念是什么？
【答案】把运算器和控制器合在一起称为中央处理机，简称CPU 。其性能指标主要有以下几个方面：
（1）主频：CPU 的时钟频率（CPU Clock Speed）；
（2）内存总线速度：指CPU 与二级（L2）高速缓存和内存之间的通信速度；
（3）扩展总线速度：指安装在微机系统上的局部总线如VESA 或PCI 总线接口卡的工作速
度；
（4）工作电压：指CPU 正常工作所需的电压；
（5）地址总线宽度：决定了CPU 可以访问的物理地址空间，对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096MB 的物理空间；
（6）数据总线宽度：决定了CPU 与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据 传输的信息量。
（7）主频/时钟周期：CPU 的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f ）叫CPU 的主频，度量单位是MHz （兆赫兹）、GHz （吉赫兹）；
主频的倒数称为CPU 时钟周期（T ），T=l/f，度量单位是
CPU 执行时间=CPU时钟周期数×CPU 时钟周期；
5． 什么是指令? 什么是程序？
【答案】（1）每一个基本操作称为一条指令。
（1）解决某一问题的一串指令序列，称为程序。
6． 在一个进程的执行过程中，是否其所有页面都必须处在主存中？
【答案】在有虚拟存储管理系统中，程序不是一次整体装入内存才运行，所以不是所有页面都必须处在主存中， 而是根据程序的局部性，有的页面在主存，有的页面在辅存。
7． 码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理? 为什么？
【答案】不合理。
指令最好是半字长或单字长，设计16位比较合适。一个字符的
单元字长为32
位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，所用的时间较长，不过，一条指令至 少占一个单元，若指令字长12位，一条指令只占了一个单元（32位）的12位，剩佘的22位就浪费了，这样看 来不合理，因为通常单字长指令很多，累计的浪费就很大。 是7位，如果设计主存 （8）CPU 执行时间：表示CPU 执行一般程序所占用的CPU 时间，可用下式计算：
三、计算题
8． 如果一条指令的执行过程分为取指令、指令分析、指令执行三个子过程，且取指令、分析指令、执行指令三个过程段的时间都是
n=2000条指令所用的总时间。
【答案】①顺序执行方式
：
②流水执行方式：
分别求指令顺序执行、指令流水执行两种方式执行
四、综合应用题
9． 某计算机的CPU 主频为500MHz ，CPI 为5（即执行每条指令平均需要5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/S，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。
（1）在中断方式下，CPU 用于该外设I/O的时间占整个CPU 时间的百分比是多少？
（2）当该外设的数据传输率达到5MB/S时，改用DMA 方式传送数据。假定每次DMA 传送块大小为5000B ，且DMA 预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU 用于该外设I/0时间占整个CPU 时间的百分比是多少？（假设DMA 与CPU 之间没有访存冲突）
【答案】（1）已知主频为500MHz ，则时钟周期=l÷500MHz=2ns，因为CPI=5，所以每条指令平均5×2=10ns。又已知每中断一次传送32位（4个字节），数据传输率为0.5MB/S，所以传送时间CPU 用于该外设I/0共需20条指令（中断服务程序包括18条指令+其他开销折合2条指令），花费时间=20xl0=200ns。CPU 用于该外设I/0的时间占整个CPU 时间的百分比=200/8000x100%=0.025x100%=2.5%。
（2）改用DMA 方式传送数据，数据传输率为5MB/s，传送5000B 的时间=5000B+5MB/s=lms。预处理和后处理的总开销时间用于该外设I/0时间占整个CPU 时间的百分比=预处理和后处理的总开销时间+传送数据的时间=1/1000x100%=0.001x100%=0.1%。
10．假设计算机系统采用CSCAN （循环扫描）磁盘调度策略。使用2KB 的内存空间记录16384个磁盘块的空闲状态。
（1）请说明在上述条件下如何进行磁盘空闲状态的管理。
（2）设某单面磁盘旋转速度为每分钟6000转，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动时间为lms 。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为50，90，30，120，对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区，则读完这4个扇区总共需要多少时间? 要求给出计算过程。
SSD 等），（3）如果将磁盘替换为随机访问的Flash 半导体存储器（如U 盘、是否有比CSCAN
更高效的磁盘调度策略? 若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。
【答案】