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2018年黑龙江科技大学计算机与信息工程学院809计算机组成原理考研基础五套测试题

  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. 同时多线程

【答案】同时多线程技术是一种简单、低成本的并行技术。与单线程处理机相比,同时多线程处理机只花费很小的代 价,而性能得到很大改善。在原有的单线程处理机内部为多个线程提供各自的程序计数器、相关寄存器以及其他 运行状态信息,一个“物理”处理机被模拟成多个“逻辑”处理机,以便多个线程同步执行并共享处理机的执行 资源。应用程序无需做任何修改就可以使用多个逻辑处理机。

二、简答题

3. 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。

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. 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。

6. 比较单总线、多总线结构的性能特点。

【答案】(1)单总线结构是通过一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件,即各大部件之间的所有的信息传 送都通过这组总线。其结构如图1所示。优点是允许与内存之间直接交换信息,只需分配总线使用权,不需要设备之间或设备干预信息的交换,即总线资源是由各大功能部件分时共享的。缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上,总线的负载很重,可能使其吞量达到饱和甚至不能胜任的程度,故多为小型机 和微型机采用。

图1 单总线结构

(2)双总线结构有两条总线,一条是内存总线,用于

另一条是

构中,通道是计算机系统 中的一个独立部件,使

理器,故双总线通常在大、中型计算机中采用。

内存和通道之间进行数据传送;总线,用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图2所示。双总线结的效率大为提高,并可以实现形式多样且更为复杂的数据传送。优点是以增加通道这一设备为代价的,通道实际上是一台具有特殊功能的处

图2 双总线结构

(3)三总线结构在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是:内存总线,

输入瑜出

于总线和直接存储器访问总线供总线,如图所示。内存总线用

和各类外设之间通讯用;总和内存之间传送地址、数据的控制信息

;线使内存和高速外设之间直接传送数据。通常在三总线系统中,任一时刻只使用一种总线,但若使用多入口存储器,内存总线可与总线同时工作,此时三总线系统比单总线系统运行得更快。

但是三总线系统中,设备不能直接进行信息传送,而必须经过

系统总线的工作效率较低。

或内存间接传送,所以三总线

图3 三总线结构

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

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. 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=

需次总线传输。

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

那么远程操作的有效数据传输带宽是一次总线传输的字节数=64/8=8,一个cache 行