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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． AMP

【答案】同构多核处理机可以构成非对称也可以采用异构多核和共享存储器构成。

多核结构。若处理机芯片内部是同构多核，但

多核系统

每个核运行一个独立的操作系统或同一操作系统的独立实例，那就变成非对称多核。

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． 现代计算机系统如何进行多级划分? 这种分级观点对计算机设计会产生什么影响？

【答案】（1）现代计算机系统可分为五个层次

① 第一级是微程序设计级或逻辑电路级，是一个实在的硬件级，由硬件直接执行；② ② 第二级是一般机器级，称为机器语言级，也是硬件级，它由微程序解释机器指令系统； ③ 第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现；

④第四级是汇编语言级，由汇编程序支持和执行，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性；

⑤第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。 （2）对计算机设计产生的影响

①用这种用一系列的级来组成计算机的概念和技术，对了解计算机如何组成提供了一种好的结构和体制；

②而且用这种分级的观点来设计计算机，对保证产生一个良好的系统结构也是很有帮助的。

4． 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

是7位，如果设计主存

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。

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

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：

6． 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。

7． 比较总线和标准的性能特点。

【答案】（1

）

总线是当前使用的总线，是一个高带宽且与处理器无关的标准总线，又是

重要的层次总线。它采用同步定时协议和集中式仲裁策略，并具有自动配置能力，适合于低成本的小系统，因此在微型机系统中得到 了广泛的应用。

（2）正在发展的

标准，追求高端服务器市场的最新

规范，是一种基于开关的体

总线，数

系结构，可连接多达64000个服务器、存储系统、网络设备，能替代当前服务器中的据传输率达30GB/S，因此适合于高成本的较大规模计算机系统。

三、综合应用题

8． 设将n （n>l）个整数存放到一维数组R 中。试设计一个在时间和空间两方面都尽可能高效的算法，将R 中存有的序列循环左移P （0

要求：

（1）给出算法的基本设计思想。

（2）根据设计思想，采用C 或C++或JA V A 语言描述算法，关键之处给出注释。 （3）说明你所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。 【答案】（1）算法的基本设计思想：先将n

个数据由

原地逆置，

得到

然后再将数组R 中的前，n-P 个数和后P 个数分别原地逆置，

最终得到结果

（2）用C 语言算法描述如下：

变换

0（3）说明算法的复杂性：上述算法中3个Reverse 函数的的时间复杂度分别为0（p/2）、（（p-2）/2）为0（n/2），故算法的时间复杂度为O （n ），算法的空间复杂度为0（1）。

9． 某银行提供1个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下：

请添加必要的信号量和P 、V （或wait （ ）、signal （ ））操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

【答案】（1）互斥资源：取机号，故设一个互斥信号量mutex 。

（2）同步问题：顾客需要获得空座位等待叫号，当营业员空闲时，将选取一位顾客为其服务。空座位的有、无影响等待顾客数量，顾客的有、无决定两营业员是否能开始服务。另外，顾客获得空座位后，需要等待叫号和被服务，顾客与营业员就服务何时开始有同步关系。设信号量teller ，customer 和mutex 初值分别为0，0和1，设waiting 为整型量，表示排队的储户数量，其初始为0，，各进程的具体实现如下所示： 表示顾客初始时为0，最大不超过10（10把座椅）