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一、名词解释

1． 时间并行

【答案】时间并行即时间重叠。让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以 加快硬件周转而赢得处理速度。其实质就是把一件工作按功能分割为若干个相互联系的部分，每一部分指定专门 的部件完成，各部分执行过程在时间上重叠起来，使所有部件依次分工合作完成完整的工作。典型应用就是流水 线技术。

2． 线程级并行

【答案】线程级并行（

的空闲时间这一问题而引入的。

）技术是针对如何减少处理机执行部件

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． 为什么软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件? 实现这种转化的媒介是什么？

【答案】软件能够转化为硬件，硬件能够转化为软件原因如下：

（1）容量大、价格低、体积小、可改写的只读存储器提供了软件固化的良好物质基础。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成固件。就它的功能来说，固件是软件，但从形态来说，固件又是硬件。

（2）目前在一片硅单晶芯片上制作复杂的逻辑电路已经是实际可行的，这又为扩大指令的功能提供了相应的物质基础。因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可以通过硬件来直接解释执行。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。

（3）任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。

实现这种转化的媒介是软件与硬件的逻辑等价性。

5． 总线中三种桥的名称是什么? 它们的功能是什么？

【答案】（1）总线体系结构中的三种桥，即桥、总线桥、 桥。（2）桥连接两条总线，使彼此间相互通信。桥又是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到 另一条总线的地址空间上，从而使系统中的任意一个总线主设备都能看到通向的一份地址表。

6． 比较通道、中断三种基本方式的异同点。

的工作效率； 【答案】（1）通道方式是通过执行通道指令来实现输入/输出的，可以实现对外设的统一管理和外设与内存的数 据传送，大大提高了

（2）的，数据传送

速度很快，且传送速率仅受内存访问时间的限制，但它需要更多的硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交 换的场合； 中断方式是通过在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出

的时间开销，但是硬的，一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，节省了方式是由控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送

件结构稍微复杂。

7． 某机器中有16个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中2个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去? 需保存几个寄存器？

【答案】（1）要将通用寄存器内容保存到主存中去。

（2）中断服务程序中要使用的通用寄存器原内容保存到存储器中，中断服务程序要动用哪个寄存器，就保存哪个，所以需要保存2个。

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=

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

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

行需

（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

四、综合应用题

9． 请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示：

页面大小为4KB ，—次内存的访问时间是100ns ，一次快表（TLB ）的访问时间是10ns ，处

，进程的驻留集大小固定为2，采理一次缺页的平均时间为108ns （已含更新TLB 和页表的时间）

用最近最少使用置换算法（LRU ）和局部淘汰策略。假设①TLB 初始为空；②地址转换时先访问TLB ，若TLB 未命中，再访问页表（忽略访问页表之后的TLB 更新时间）；③有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页中断处理后，返回到产生缺页中断的指令处重新执行。设有虚地址访问序列2362H 、1565H 、25A5H ，请问：

（1）依次访问上述三个虚地址，各需多少时间? 给出计算过程。

（2）基于上述访问序列，虚地址1565H 的物理地址是多少? 请说明理由。 【答案】

页面大小为4KB ，因此，虚地址的低12位是页内偏移，其余高位是页号。

访问虚地址2362H ，虚页号为2，页内偏移362H 。查找TLB ，TLB 初始为空，未命中，耗时10ns ；访问页表，2号页面所在页框号为254H ，耗时100ns ；计算得到的物理地址254362H ，访问内存，耗时100ns 。因此，总共用时10+100+100=210ns。

访问虚地址1565H ，虚页号为1，页内偏移565H 。查找TLB ，未命中，耗时10ns ；访问页表，有效位是0，未命中，耗时100ns ；产生缺页中断，进行缺页中断处理，耗时108ns ；采用LRU 置换算法，虚页1装入页帧号101H ，缺页中断处理完后，再次访问页表，命中，耗时100ns ；计算得到物理地址101565H ，再次访问内存，耗时100ns 。因此，总共用时

访问虚地址25A5H ，虚页号为2，页内偏移5A5H 。查找TLB ，命中，耗时10ns ；虚页2对应的页帧为254H ，因此计算得物理地址为2545A5H ，访问内存，耗时100ns 。因此，总共用时10+100=110ns。

（2）当访问虚地址1565H 时，产生缺页中断，合法驻留集为2，必须从页表中淘汰一个页面，根据题目的置换算法，应淘汰0号页面，因此1565H 的对应的页框号为101H ，故可知虚地址1565H 的物理地址为101565H 。