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一、名词解释

1． 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。

2． 时间并行

【答案】时间并行即时间重叠。让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以 加快硬件周转而赢得处理速度。其实质就是把一件工作按功能分割为若干个相互联系的部分，每一部分指定专门 的部件完成，各部分执行过程在时间上重叠起来，使所有部件依次分工合作完成完整的工作。典型应用就是流水 线技术。

二、简答题

3． 段式虚拟存储器对程序员是否透明？请说明原因。

【答案】虚拟管理是由软件（操作系统）和硬件共同完成，由于软件的介入，虚存对实现存储管理系统程序不透 明。而段是按照程序的自然分界划分的长度可以动态改变的区域。通常，程序员把子程序、操作数和常数等不同 类型的数据划分到不同的段中，并且每个程序可以有多个相同类型的段。由于分段是由程序员完成的，所以段式 虚拟存储器对程序员而言不是透明的，但虚存到实存的地址映射是由系统软件辅助完成的，故对应用程序而言， 段是虚拟存储器是“半透明”的。

4． 数字计算机有哪些主要应用？

【答案】数字计算机的主要应用有：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。

5． 某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为

6． 总线带宽是多少？ 【答案】每个总线周期并行传送8字节，则总线带宽为：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 是7位，如果设计主存

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。

7． 说明软件发展的演变过程。

【答案】软件的发展演变主要有以下几个过程：

（1）在早期的计算机中，人们是直接用机器语言即机器指令代码来编写程序的，这种方式编写的程序称为手编程序；

（2）后来，为了编写程序方便和提高机器的使用效率，人们使用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令，然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序，这就是汇编程序；

（3）为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言；

（4）随着计算机技术的日益发展，原始的操作方式越来越不适应，特别是用户直接使用大型机器并独占机器，无论是对机器的效率来说还是对方便用户来说都不适宜，于是人们又创造出操作系统；

（5）随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格。这些数据和表格按一定的规律组织起来，使得处理更方便，检索更迅速，用户使用更方便，于是出现了数据库，数据库和数据库管理软件组成了数据库管理系统。

三、计算题

8． 某处理机主频为40MHz ，数据总线64位，总线仲裁和地址传送需要2个时钟周期，cache 行大小为32字节，主存访问时间为100ns 。

（1） cache 读操作缺失的延迟时间是多少？

（2）总线带宽是多少？

（3）如果用该处理机组成多处理机系统，并将一个cache 行的数据传输至另一个处理机，已知通信建立时间为2两，处理机间数据传输带宽为

多少？

【答案】（1）时钟周期=

需次总线传输。

cache 读操作缺失延迟=总线仲裁时间+主存读操作时间+总线传输时间

（2）总线带宽

远程操作的总延迟时间=通信建立时间+处理机间数据传输时间

那么远程操作的有效数据传输带宽是一次总线传输的字节数=64/8=8，一个cache 行

（3）有效数据传输带宽

四、综合应用题

9． 某博物馆最多可容纳500人同时参观，有一个出入口，该出入口一次仅允许个通过。参观者的活动描述如下：

Cobegin

参观者进程i :

进门；

参观；

出门；

coend 请添加必要的信号量和

斥与同步。

要求写出完整的过程，说明信号量含义并赋初值。

【答案】定义两个信号量

博物馆可以容纳的最多人数

用于出入口资源的控制

cobegin

参观者进程i :

P （empty ）;

P （mutex ）;

进门；

V （mutex ）;

参观；P （mutex ）;

出门；V （mutex ）;

V （empty ）;

操作，以实现上述操作过程中的互