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一、名词解释

1． 紧耦合系统

【答案】紧耦合系统又称直接耦合系统，指处理机之间物理连接的频带较高，一般是通过总线或高速开关实现互连， 可以共享主存。由于信息传输率较高，因而可以快速并行处理作业或任务。

2． 同构多核

【答案】同构多核处理机内的所有计算内核结构相同，地位对等，它大多由通用的处理机核心构成，每个处理机核心 可以独立地执行任务，其结构与通用单核处理机结构相近。同构多核处理机的各个核心之间可以通过共享存储器 互连，也可以通过

或局部存储器互连。

二、简答题

3． 说明总线结构对计算机系统性能的影响。

【答案】总线结构对计算机系统的性能影响有以下四点：

（1）简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的

由总线规范给出了传输线或信号的规定，并对存储器、设备和

的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。

（2）简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。

（3）系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充 仅仅需要按总线标准设计一些新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。

（4）系统更新性能好。存储器、接口等都是按总线规约挂到总线上的，故只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，对系统进行更新，且这种更新只需更新需要更新 的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。

4． 总线中三种桥的名称是什么? 它们的功能是什么？

【答案】（1）总线体系结构中的三种桥，即桥、总线桥、 桥。（2）桥连接两条总线，使彼此间相互通信。桥又是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到 另一条总线的地址空间上，从而使系统中的任意一个总线主设备都能看到通向的一

接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及

份地址表。

5． “计算机应用”与“应用计算机”在概念上等价吗? 用学科角度和计算机系统的层次结构来说明你的观点。

【答案】“计算机应用”与“应用计算机”在概念上等价不等价，原因如下：

（1）计算机应用是一个学科的名词，它包含计算机网络、信息管理、数据库技术、人工智能、计算机辅助设计等多个领域；

（2）应用计算机，从计算机层次结构的角度来看，不同的应用者，应用的方法和目标是不同的，如CPU 的设计者是在微程序级应用计算机，目的是为后面的应用者提供功能强大的指令系统；而操作系统的设计者是在汇编语言级应用计算机，目的是扩展硬件功能，为后面的应用者提供良好的操作环境和手段。

6． 何谓分布式仲裁? 画出逻辑结构示意图进行说明。

【答案】分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有 总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行 比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲 裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。逻辑结构如图所示：

图 分布式仲裁的逻辑结构示意图

7． 冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么? 它包括哪些主要组成部分？

【答案】冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行，它由运算器，控制器，存储器，适配器及I/O设备组成。

三、计算题

8． 设F 为一个计算机系统中n 台处理机可以同时执行的程序的百分比，其余代码必须用单台处理机顺序执行。每台处理机的执行速率为x （MIPS ），并假设所有处理机的处理能力相同。

（1）试用参数n 、F 、x 推导出系统专门执行该程序时的有效MIPS 速率表达式。

（2）假设

时间T 为

有效MIPS 表达式为

（2）在上式中代入已知条件：

求得

若期望得到的系统性能为64 MIPS, 试求F 值。 【答案】（1）设总指令数为m ，并行指令数为m （P ）, 顺序指令数为m （S ），则总执行

四、综合应用题

9． 三个进程PI 、P2，P3互斥使用一个包含N （N>0）个单元的缓冲区。P1每次用produce （ ）生成一个正整数并用put （ ）送入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd （ ）从该缓冲区中取出一个奇数并用countodd （ ）统计奇数个数；P3每次用geteven （ ）从该缓冲区中取出一个偶数并用counteven （ ）统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。要求用伪代码描述。

【答案】定义信号量S1控制P1与P2之间的同步；S2控制P1与P3之间的同步；empty 控制生产者与消费者之间的同步；mutex 控制进程间互斥使用缓冲区，程序如下：