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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。

二、简答题

2． 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。

3． 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

三、计算题

4． 某异构多核处理机由需的时间分别为

以下两种方案分配计算任务：

方案1:整数；

方案2:

计算48个整数，计算32个整数，

四个核组成，四个核各自完成一次平方运算所

现需计算一个256个整数的数组的每个整数的平方值，分别按

计算128个整数，计算128个整数，

计算64个整数、计算80个整数、

计算32个执行其他

任务（不参与计算）。

忽略访存延迟的影响。

（1）求两种方案下完成任务所需的时间。

（2）若定义各个处理机核不空闲的时间总和与各个处理机核总执行时间总和之比为处理机的利用率，求该处理机执行以上任务时的利用率。

【答案】（1）完成任务所需的时间为各个核运行时间的最大值。 方案1完成任务所需的时间为

方案2完成任务所需的时间为

（2）处理机的利用率： 方案1处理机的利用率为

方案2处理机的利用率为（

不计算在内）：

一、名词解释

1． 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

2． 指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？

【答案】（1）取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器； （1）执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它流向运算器。

3． 什么是内存? 什么是外存? 什么是CTU? 什么是适配器? 简述其功能。

【答案】（1）内存是指计算机内部的半导体存储器；半导体存储器的存储容量有限，因此计算机中又配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器，称为外存储器，简称外存。内存和外存共同用来保存二进制数据。

（2）把运算器和控制器合在一起称为中央处理器，简称CPU 。它用来控制计算机及进行算术逻辑运算。

（3）适配器是指连接主机与外设的一个中间电路，也称作接口，其作用相当于一个转换器，它可以保证外围设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。

三、计算题

4． 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：

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