2018年贵州财经大学信息学院408计算机学科专业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． 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． 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。
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． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？
【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：
（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。
（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。
（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。
实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。
4． 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。
5． 比较单总线、多总线结构的性能特点。
【答案】（1）单总线结构是通过一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，即各大部件之间的所有的信息传 送都通过这组总线。其结构如图1所示。优点是允许与内存之间直接交换信息，只需分配总线使用权，不需要设备之间或设备干预信息的交换，即总线资源是由各大功能部件分时共享的。缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，总线的负载很重，可能使其吞量达到饱和甚至不能胜任的程度，故多为小型机 和微型机采用。
图1 单总线结构
（2）双总线结构有两条总线，一条是内存总线，用于
另一条是
构中，通道是计算机系统 中的一个独立部件，使
理器，故双总线通常在大、中型计算机中采用。
内存和通道之间进行数据传送；总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图2所示。双总线结的效率大为提高，并可以实现形式多样且更为复杂的数据传送。优点是以增加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处
图2 双总线结构
（3）三总线结构在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：内存总线，
输入瑜出
于总线和直接存储器访问总线供总线，如图所示。内存总线用
和各类外设之间通讯用；总和内存之间传送地址、数据的控制信息
；线使内存和高速外设之间直接传送数据。通常在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线，但若使用多入口存储器，内存总线可与
系统总线的工作效率较低。
总线同时工作，此时三总线系统比单总线系统运行得更快。或内存间接传送，所以三总线但是三总线系统中，设备不能直接进行信息传送，而必须经过
图3 三总线结构
6． 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；
7． 什么是存储容量? 什么是单元地址? 什么是数据字? 什么是指令字？
【答案】（1）存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
（2）每个存储单元的编号，称为单元地址。
（3）如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
（4）如果某字代表一条指令，称为指令字。
（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． 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）假设若期望得到的系统性能为64 MIPS, 试求F 值。