2017年郑州大学联合培养单位安阳师范学院944计算机学科专业基础综合[专硕]之计算机组成原理考研冲刺密押题
● 摘要
一、名词解释
1． 多处理机
【答案】多处理机指由两台以上处理机组成的计算机系统。每个处理机都有各自的控制和运算部件，可独立地执行程 序，而共享公共的主存储器和外围设备。处理机之间是通过网络实现通讯的。整个计算机系统都在统一的操作系 统控制下工作，按照多指令流、多数据流的模式实现对作业、任务、程序段的并行处理。
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． 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）
，T=l/f，度量单位是主频的倒数称为CPU 时钟周期（T ）
CPU 执行时间=CPU时钟周期数×CPU 时钟周期；
4． 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。
5． 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。
6． 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。
7． 冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么? 它包括哪些主要组成部分？
【答案】冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行，它由运算器，控制器，存储器，适配器及I/O设备组成。
（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． 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=
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
（3）有效数据传输带宽
一次总线传输的字节数=64/8=8，一个cache
行需那么远程操作的有效数据传输带宽是
四、综合应用题
9． 设有 段指令流水线，它们是取指令、译码、执行、存结果，各流水段的持续时间均为出。
条指令，请画出指令流水线时空图。 （1）连续输入
（2）推导流水线实际容吐率的公式P ，它定义为单位时间输出的指令数。
（3）推导流水线的加速比公式S ，它定义为顺序执行n 条指令所用的时间与流水执行n 条指令所用的时间之比。
【答案】（1
）设
图如图所示。
个，
流水段为取指
译码
执行存结果指令流水线时空
图
（2）从图看出，用个时钟周期条指令流水时空图 完成第1条指令，其余个时钟周期完成条指令。