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一、名词解释

1． 异构多核

【答案】异构多核处理机内的各个计算内核结构不同，地位不对等。一般多采用“主处理核+协处理核”的主从架构。 异构多核处理机的优势在于可以同时发挥不同类型处理机各自的长处来满足不同种类的应用的性能和功耗需求。

研宄表明，异构组织方式比同构的多核处理机执行任务更有效率，实现了资源的最佳化配置，而且降低了系 统的整体功耗。

2． 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。

二、简答题

3． 比较总线和标准的性能特点。

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【答案】（1）

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。

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． 总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段? 若采用同步定时协议，请画出读数据的同步时序图。

【答案】总线的一次信息传送过程，大致分为五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、 状态返回（或错误报告）。读数据同步时序图如图所示：

图 读数据同步时序图

6． 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。

7． 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 （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： 接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及

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。

三、分析题

8． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。

【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。

（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。

（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。

（5）外围处理机方式：是通道方式的进一步发展，基本上独立于主机工作，结构更接近一般处理机。

9． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。

【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型：

①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，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（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。

②三总线结构。即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：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主

I/O总线供CPU 和各类外设之间通讯用；存总线用于CTU 和主存之间传送地址、数据和控制信息；

DMA 总线使主存和高速外设之间直接传送数据。一般来说，在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线。