2017年西安工程大学924数据结构复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、应用题
1． 分析ISAM 文件（IndeXed Sequential Access Methord）和VSAM 文件（Virtual storage Access Methord ）的应用场合、优缺点等。
【答案】ISAM 是一种专为磁盘存取设计的文件组织形式，采用静态索引结构，对磁盘上的数据文件建立盘组、柱面、磁道三级索引。ISAM 文件中记录按关键字顺序存放，插入记录时需移动记录并将同一磁道上最后的一个记录移至溢出区，同时修改磁道索引项，删除记录只需在存储位置作标记，不需移动记录和修改指针。经过多次插入和删除记录后，文件结构变得不合理，需周期整理ISAM 文件。
VSAM 文件采用动态索引结构，文件只有控制区间和控制区域等逻辑存储单位，与外存储
树，作为文件的索引部分可实现顺链查找和从器中柱面、磁道等具体存储单位没有必然联系。VSAM 文件结构包括索引集、顺序集和数据集三部分，记录存于数据集中，顺序集和索引集构成
根结点开始的随机查找。
优缺点：与ISAM 文件相比，VSAM 文件有如下优点：动态分配和释放存储空间，不需对文件进行重组；能保持较高的查找效率，且查找先后插入记录所需时间相同。因此，基于
文件通常作为大型索引顺序文件的标准组织。
2．
某局域网采用协议实现介质访问控制，
数据传输率为
程。
（1）若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突时刻止，最短需经过多长时间? 最长需经过多长时间？（假设主机甲和主机乙发送数据过程中，其他主机不发送数据）
（2）若网络不存在任何冲突与差错，主机甲总是以标准的最长以太网数据帧（1518字节）向主机乙发送数据，主机乙每成功收到一个数据帧后立即向主机甲发送一个64字节的确认帧，主机甲收到确认帧后方可发送下一个数据帧，此时主机甲的有效数据传输速率是多少？（不考虑以太网帧的前导码）
【答案】（1）当甲乙两台主机同时向对方发送数据时，两台主机均检测到冲突的时间最短
：=
（lkm/200000km/s）×2=10j×s ; 当一台主机发送的数据就要到达另一台主机时，另一台主机才发送数据，两台主机均检测到冲突的时间最长：
=1500B=1500×8bit=12000bit; 发送1518B 的发送时间=1518×8/10Mbps=
第 2 页，共 20 页 的VSAM 主机甲和主机乙之间的距离为2km ，信号传播速度是200000km/S。请回答下列问题，要求说明理由或写出计算过 数据帧的传播时（2）有效数据传输速率=发送的有效数据/发送有效数据所用的总时间。发送的有效数据
间=2km/200000km/s
=确认帧的发送时间=64×
8/10Mbps=; 确认帧的传播时间
=2km/200000km/s=; 发送1518B 所用的总时间为
1285.6μs=9.33Mbps。
3． 某程序中有如下循环代码段p :
P 起始地址 为0804 8100H，对应的汇编代码和机器代码如下表所示
主机甲的有效数据传输率为12000bit ／假设编译时变量sum 和i 分别分配在寄存器R1和R2中。常量N 在寄存器R6中，数组A 的首地址在寄存器R3中，程序段
执行上述代码的计算机M 采用32位定长指令字，其中分支指令Bne 采用如下格式，
Op 为操作码：Rs 和Rd 为寄存器编号：OFFSET 为偏移量，用补码表示。请回答下列问题，并说明理由。
（1）M 的存储器编址单位是什么？
（2）已知sll 指令实现左移功能，数组A 中每个元素占多少位？
（3）表中bne 指令的OFFSET 字段的值是多少？已知bne 指令采用相对寻址方式，当前PC 内容为bne 指令地址，通过分析表中指令地址和bne 指令内容，推断出bne 指令的转移目标地址计算公式。
（4）若M 采用如下“按序发射、按序完成”的5级指令流水线：IF （取指）、ID （译码及
，且硬件不采取任何转发措施，分取数）、EXE （执 行）、MEM （访存）、WB （写回寄存器）
支指令的执行均引起3个时钟周期阻塞，则P 中哪些指令的执行会由于数据相关而发生流水线阻塞？哪条指令的执行会发生控制冒险？为什么指令1 的执行不会因为与指令5的数据相关而发生阻塞？
【答案】（1）由题可知，指令为32为即4个字节，而程序执行时是以4为间隔逐条取指令的，故可知M 的存储器是采用字节编址。
（2）32位，因为sll 中实现左移，而（R2） <<2 R4即左移两位就是乘以4，所以是
位
（3）由Bne 的指令格式可知其OFFSET 为指令的后16位，而Bne 的机器码码为1446 FFFAH，所以Bne 的OFFSET 为FFFAH 即-6。
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由题可知Bne 采用相对寻址方式，故有效地址
为当前Bne 指令的地址
即而取完Bne 而PC 的值指令后
，
而要跳转到指令1的地址08048100H ，两者相差了18H 也
就是24个字节，而OFFSET 是-6, 故转移目标地址计算公式为（PC
）
（4）由指令序列可知，指令1需写R4而指令2需读R4, 故指令2会因为数据相关而发生阻塞，同理指令3、指令4也会因为数据相关而发生阻塞；而指令6为分支指令，故其存在控制冒险。因为分支指令会有3个时钟周期的阻塞，故指令1的执行不会因为指令5的数据相关而发生阻塞。
4． 一个循环队列的数据结构描述如下：
给出循环队列的队空和队满的判断条件，并且分析一下该条件对队列实际存储空间大小的影响，如果为了不损失存储空间，你如何改进循环队列的队空和队满的判断条件？
【答案】（1）队空：
（2）队满：
这种判断方法，会“牺牲一个存储单元”。为了不损失存储空间，可以通过设置标志位的方式来进行队空和队满的判断。设标记tag ，tag 等于0情况下，若删除时导致front=rear为队空; tag=l情况下，若因插入导致front=rear则为队满。
5． 假定某计算机的CPU 主频为80MHz , CPI为4, 并且平均每条指令访存1.5次，主存与Cache 之间交换的块大小为168, Cache的命中率为存储器总线宽度为32位。请回答下列问题。
（1）该计算机的MIPS 数是多少? 平均每秒Cache 缺失的次数是多少? 在不考虑DMA 传送的情况下，主存带宽至少达到多少才能满足CPU 的访存要求？
（2）假定在Cache 缺失的情况下访问主存时，存在
期挪用方式，磁盘接口的数据缓冲寄存器为32位，则磁盘的缺页率，则CPU 平均每秒产接口平均每秒发出的DMA 生多少次缺页异常? 若页面大小为4KB ，每次缺页都需要访问磁盘，访问磁盘时DMA 传送采用周请求次数至少是多少？
（3）CPU 和DMA 控制器同时要求使用存储器总线时，哪个优先级更高? 为什么？
（4）为了提高性能，主存采用4体交叉存储模式，工作时每
每个体的存储周期为50ns ，则该主存能提供的最大带宽是多少？
【答案】
（1）平均每秒CPU 执行的指令数为：故MIPS 数为20;
第 4 页，共 20 页 个存储周期启动一个体。若