2018年东北农业大学电气与信息学院835微机原理及接口技术之计算机组成原理考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 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。
2． 松耦合系统
【答案】松耦合系统又称间接耦合系统，指处理机之间物理连接的紧密程度与交互作用能力较弱，一般是通过通道或 通信线路实现处理机之间的互连，可以共享外存设备（磁盘、磁带等）。机器之间的相互作用是在文件或数据集 一级上进行。松耦合系统表现为两种形式：一种是多台计算机和共享的外存设备连接，不同机器之间实现功能上 的分工（
过通信线路连接，以求得更大范围的资源共享。
能专用化），机器处理的结果以文件或数据集的形式送到共享外存设备，供其他机器继续处理；另 一种是计算机网，机器通
二、简答题
3． 说明软件发展的演变过程。
【答案】软件的发展演变主要有以下几个过程：
（1）在早期的计算机中，人们是直接用机器语言即机器指令代码来编写程序的，这种方式编写的程序称为手编程序；
（2）后来，为了编写程序方便和提高机器的使用效率，人们使用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令，然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序，这就是汇编程序；
（3）为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言；
（4）随着计算机技术的日益发展，原始的操作方式越来越不适应，特别是用户直接使用大型机器并独占机器，无论是对机器的效率来说还是对方便用户来说都不适宜，于是人们又创造出操作系统；
（5）随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格。这些数据和表格按一定的规律组织起来，使得处理更方便，检索更迅速，用户使用更方便，于是出现了数据库，数据库和数据库管理软件组成了数据库管理系统。
4． 比较数字计算机和模拟计算机的特点。
【答案】（1）模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的，用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式；
（2）数字计算机是在算盘的基础上发展起来的，采用数字表示数量的大小，其主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算，用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式；
（3）与模拟计算机相比，数字计算机的精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。
5． 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。
6． 为什么在页式虚拟存储器地址变换时可以用物理页号与页内偏移量直接拼接成物理地址，而在段式虚拟 存储器地址变换时必须用段起址与段内偏移量相加才能得到物理地址？
【答案】由于物理页与虚拟页的页面大小相同，且为2的整数次幂，所以页式虚拟存储器地址变换时可以用物理 页号与页内偏移量直接拼接成物理地址。而段式虚拟存储器的各段大小不同，且段起始地址任意，所以必须用段 起址与段内偏移量相加才能得到物理地址。
7． 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
接口，如何挂在总线上都作了具体插件、存储器插件以及
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。
三、计算题
8． 如果一条指令的执行过程分为取指令、指令分析、指令执行三个子过程，且取指令、分析指令、执行指令三个过程段的时间都是
n=2000条指令所用的总时间。
【答案】①顺序执行方式
：
②流水执行方式：
分别求指令顺序执行、指令流水执行两种方式执行
四、综合应用题
9． 某计算机的CPU 主频为500MHz ，CPI 为5（即执行每条指令平均需要5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/S，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。
（1）在中断方式下，CPU 用于该外设I/O的时间占整个CPU 时间的百分比是多少？
（2）当该外设的数据传输率达到5MB/S时，改用DMA 方式传送数据。假定每次DMA 传送块大小为5000B ，且DMA 预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU 用于该外设I/0时间占整个CPU 时间的百分比是多少？（假设DMA 与CPU 之间没有访存冲突）
【答案】（1）已知主频为500MHz ，则时钟周期=l÷500MHz=2ns，因为CPI=5，所以每条指令平均5×2=10ns。又已知每中断一次传送32位（4个字节），数据传输率为0.5MB/S，所以传送时间CPU 用于该外设I/0共需20条指令（中断服务程序包括18条指令+其他开销折合2条指令），花费时间=20xl0=200ns。CPU 用于该外设I/0的时间占整个CPU 时间的百分比=200/8000x100%=0.025x100%=2.5%。
（2）改用DMA 方式传送数据，数据传输率为5MB/s，传送5000B 的时间=5000B+5MB/s=lms。预处理和后处理的总开销时间用于该外设I/0时间占整个CPU 时间的百分比=预处理和后处理的总开销时间+传送数据的时间=1/1000x100%=0.001x100%=0.1%。
10．画出独立请求方式的优先级判决逻辑电路图。
【答案】如图所示：