2018年上海大学计算机工程与科学学院832计算机组成原理与数据结构之计算机组成原理考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 何谓分布式仲裁? 画出逻辑结构示意图进行说明。
【答案】分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有 总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行 比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲 裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。逻辑结构如图所示：
图 分布式仲裁的逻辑结构示意图
2． 数字计算机如何分类? 分类的依据是什么？
【答案】数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，分类依据是计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性。
二、分析题
3． 回答下列问题：
①某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz , 求总线带宽是多少？
②如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz , 求总线带宽是多少？ ③分析哪些因素影响带宽？
【答案】①设总线带宽用
用D 表示，根据定义可得：
表示，总线时钟周期用表示，一个总线周期传送的数据量
②因为64位=8B, 所以
③总线带宽是总线能提供的数据传送速率，通常用每秒钟传送信息的字节数（或位数）来表示。
影响总线带宽的主要因素有：总线宽度、传送距离、总线发送和接收电路工作频率限制以及数据传送形式。
4． 图（a ）是有四个部件（控制器）共享总线的、分布式同步SBI 总线定时示意图，每个控制器对应一根数据传送请求线TR ，其优先权次序是
完成一个数据传送。
最高，最低；这四条线又都接到各个控制器，每个控制器内部有一个自己是否可用总线的判别电路。公共时钟信号的周期为T , 每个周期可
图
（1）叙述某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的实现过程。
（2）图（b ）是图（a ）系统的一个数据传送序列的时序图，试分析其总线控制过程。
【答案】（1）某个控制器要求使用SBI 总线进行数据传送的步骤如下：
①控制器在决定要进行数据传送的下一个周期T ，在本设备对应的请求线上发出TR 信号。 ②在该周期末尾判断优先权更高的TR 线状态。
③ 如果没有更高的TR 请求，则撤掉本身的TR 请求，在下一周期进行数据传送；如果有更高的TR 请求， 则不撤掉本身的TR 请求，继续做步骤②。
（2）图（b ）的时序图表示一个有三个设备先后控制总线，且设备2连续传送两个数据的数传序列。 三个设备（控制器）控制总线的过程如下：
①控制器3在②在
③在
④在期进行数据传送。 结束时，控制器2
识别是高的，所以继续保持，在为高，等待传送机会；而控制器在周期进行数据传送。
以占用T5周1识别没有更高级的请求，故撤去周期进行数据传送。 周期传送数据的同时，升高周期发总线请求控制器1和控制器2在周期发总线请求和 在周结束时，控制器3的判别电路识别没有优先权更高的TR 请求，因而撤掉结束时，控制器2识别没有更高级的请求，便撤掉具有最尚优先权。 ⑤控制器2希望连续传送两个数据，所以在期传送第二个数据，因为
图（a ）中，控制器4没有信号，这是因为它的优先级最低，其他控制器不必获得TR 信号，控制器4传送数据前不需要发请求信号，在没有任何TR 请求的下一周期便可传送数据。不固定分配给任何控制器，只给需连续传送数据（并已获得总线控制制权）的控制器用。
三、综合应用题
5． 系统中有多个生产者进程和消费者进程，共享用一个可以存1000个产品的缓冲区（初始为空），当缓冲区为未满时，生产者进程可以放入一件其生产的产品，否则等待；当缓冲区为未空时，消费者进程可以取走一件产品，否则等待。要求一个消费者进程从缓冲区连续取出10件产品后，其他消费者进程才可以取产品，请用信号量P , V （wait ，signed ）操作实现进程间的互斥和同步，要求写出完整的过程；并指出所用信号量的含义和初值
【答案】设置5个信号量
empty :表示缓冲区是否为空，初值为1000
full ：表示缓冲区是否为满，初值为0
mutexl :生产者之间的互斥信号，初值为1
mutex2:消费者之间的互斥信号，初值为1
available :当前消费者能否访问缓冲区，初值为1
定义变量in , out 分别为生产者和消费者进程所要使用的指针，指向下一个可用的缓冲区单元，MaXNum=1000为缓冲区的大小，count 标志当前消费者已经取的产品的数量，初值为0
生产者进程：
生产一个产品；