2018年沈阳航空航天大学计算机学院818计算机组成原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、名词解释
1． SMP 【答案】
机系统：
①有两个以上功能相似的处理机。 ②这些处理机共享同一主存和
③所有处理机共享对
通道。
④所有处理机能完成同样的功能。 ⑤系统被一个集中式操作系统文件级和数 据元素级的交互。
2． 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。 控制。提供各处理机及其程序之间的作业级、任务级、设施，以总线或其他内部连接机制互连在一起；这样，存储器存取时间 对每个处理机都是大致相同的。 设备的访问，或通过同一通道，或通过提供到同一设备路径的不同既指计算机硬件体系结构，也指反映此体系结构的操作系统行为。定义为具有如下特征的独立计算
二、简答题
3． 什么是存储容量? 什么是单元地址? 什么是数据字? 什么是指令字？
【答案】（1）存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
（2）每个存储单元的编号，称为单元地址。
（3）如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
（4）如果某字代表一条指令，称为指令字。
4． 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。
5． 在虚存实现过程中，有些页面会在内存与外存之间被频繁地换入和换出，使系统效率急剧下降。这种现 象称为颠簸。请解释产生颠簸的原因，并说明防止颠簸的办法。
【答案】产生颠簸的原因主要有：
（1）分配的页面数太少；
（2）替换策略不佳。
防止颠簸的办法：
（1）适当增加分配给用户程序的页面数；
（2）选取或更好的替换策略。
总线周期的异同点。
总线周期用于对接口中的端口进行读写。 6． 说明存储器总线周期与【答案】存储总线周期用于对内存读写，
7． 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。
三、计算题
8． 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128个整数，计算80个整数、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。
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32个整数，计算128个整数，计算64个整数、计算32个
【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）：
四、综合应用题
9． 1）某程序中有如下循环代码段p :
段P 起始地址为08048100H , 对应的汇编代码和机器代码如表所示
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
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 （译码及取数）、EXE （执行）、MEM （访存）、WB （写回寄存器），且硬件不采取任何转发措施，分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？
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