2017年国防科学技术大学F0606数据结构与算法复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、应用题
1． 假设计算机系统采用CSCAN （循环扫描）磁盘调度策略。使用2KB 的内存空间记录16384个磁盘块的空闲状态。
（1）请说明在上述条件下如何进行磁盘空闲状态的管理。
（2）设某单面磁盘旋转速度为每分钟6000转，每个磁道有100个扇区，相邻磁道间的平均移动时间为lms 。若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动（如下图
，所示）磁道号请求队列为50, 90, 30, 120, 对请求队列中的每个磁道需要读取1个随机分布的扇区，则读完这4个扇区总共需要多少时间? 要求给出计算过程。
图
SSD 等），（3）如果将磁盘替换为随机访问的FLash 半导体存储器（如U 盘、是否有比CSCAN
更高效的磁盘调度策略? 若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。
【答案】（1）采用位示图法管理磁盘空闲块，每一位表示一个磁盘块的状态，共需要16384/32=512个字节即2KB 的空间，正好可放在系统提供的内存中。
（2）采用CSCAN 调度算法，访问磁道的顺序和移动的磁道数如下表所示：
故移动的磁道数为20+90+20+40=170, 所花的时间为170ms 。由于转速为
花的时间为0.4ms 。综上所述，读取磁道上所有扇区所花的总时间为
第 2 页，共 20 页 则平均旋 转延迟为5ms ，总的旋转延迟时间为20ms ，读取一个扇区的平均时间为0.1ms , 故读取4个扇区所（3）采用先来先服务（FCFS ）调度策略更高效，因为Flash 半导体存储器的物理结构不需要
考虑寻道时间和旋转延迟，可直接按
2． 请阅读下列算法，回答问题。
请求的先后顺序服务。
问题一：这是什么类型的排序算法，该排序算法稳定吗？
问题二：设置|的作用是什么? 若将WHILE--DO 语句中判断条件改为该算法将会有什么变化，是否还能正确工作？
【答案】问题一：此为直接插入排序算法，该算法稳定。
问题二：
采用的作用是监视哨，免去每次检测文件是否到尾，提高了排序效率。 描述算法后，算法变为不稳定排序，但能正常工作。
3． 设G=（V , E）以邻接表存储，如图所示，试画出图1的深度优先生成树和广度优先生成树。
图1
【答案】设从顶点1开始遍历，则深度优先生成树如图2所示，广度优先生成树如图3所示：
图2 图3
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4． 某32位计算机，CPU 主频为800MHz ，Cache 命中时的CPI 为4, Cache块大小为32字节；主存采用8体交叉存储方式，每个体的存储字长为32位、存储周期为40ns ; 存储器总线宽度为32位，总线时钟频率为200MHz , 支持突发传送总线事务。每次读突发传送总线事务的过程包括：送首地址和命令、存储器准备 数据、传送数据。每次突发传送32字节，传送地址或32位数据均需要一个总线时钟周期。请回答下列问题，要求给出理由或计算过程。
（1）CPU 和总线的时钟周期各为多少？总线的带宽（即最大数据传输率）为多少？
（2）Cache 缺失时，需要用几个读突发传送总线事务来完成一个主存块的读取？
（3）存储器总线完成一次读突发传送总线事务所需的时间是多少？
（4）若程序BP 执行过程中，共执行了100条指令，平均每条指令需进行1.2次访存，Cache 缺失率为5%, 不考虑替换等开销，则BP 的CPU 执行时间是多少？
【答案】
（1）因为CPU 主频为800MHz ，故CPU 的时钟周期为：
总线时钟频率为200MHz ，故总线的时钟周期为：
总线宽度为32bit=4B，故总线带宽为
存块。
（3）—次读突发传送总线事务包括一次地址传送和32B 数据传送:用1个总线时钟周期传输地址;
每隔，第一个体读数据花费40ns ，之后数据启动一个体工作（各进行1次存取）
存取与数据传输重叠；用8个总线时钟周期传输数据。读突发传送总线事务时间
：
s
BP 的CPU 执行时间包括Cache 命中时的指令执行时间和Cache 缺失时带来的额外开销。（4）
即执行时间=指令条数
间
：时钟周期*命中率+访存次数*缺失率*缺失损失。命中时的指令执行时指令执行过程中
的CPU 执行时间
：Cache 缺失时的额外开
销 （2）因为Cache 块大小为32B , 因此Cache 缺失时需要一个读突发传送总线事务读取一个贮
5． 试叙述动态存储分配伙伴系统的基本思想，它和边界标识法不同点是什么？
【答案】（1）动态存储分配伙伴系统的基本思想
在伙伴系统中，无论占用块或空闲块，其大小均为（k 为大于等于0的正整数）。若内存容
量为
则空闲块大小只能是由同一大块分裂而得的两个小块互称“伙伴空
（若）
，
如内存大小为
间”
或的块分裂成两个大小为的块。只有两个“伙伴空间”才能合并成一个大（若
（2）和边界标识法的不同
边界标识法在每块的首尾均有“占用”/“空闲”标志，空闲块合并方便。伙伴系统算法简单、速度快，但只有互为伙伴的两个空闲块才可合并，因而易产生虽空闲但不能归并的碎片。
第 4 页，共 20 页 空间。起始地址为P ，
大小为的内存块，其伙伴的起始地址为：）。