1、计算机系统结构自考真题 2014 年 4 月及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第一部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.以下能够直接执行微指令的是_（分数：1.00）A.汇编程序B.编译程序C.硬件D.固件2.系列机软件应做到_（分数：1.00）A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力争向上兼容C.向下兼容，并向前兼容D.向后兼容，力争向下兼容3.在浮点数尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理不需要时间，平均误差又趋于 0 的方法是_（分数：1.00）A.截断法B.舍入法C.ROM 查表法D.恒置“1”法4.在 IBM 370 系统中，支持操作系统实现多进
2、程公用区管理最有效的指令是_（分数：1.00）A.“测试与置定”指令B.“比较与交换”指令C.“执行”指令D.“程序调用”指令5.采用组相联映像、LRU 替换算法的 Cache 存储器，不影响 Cache 命中率的方法是_（分数：1.00）A.增加 Cache 中的块数B.增大组的大小C.增大主存容量D.增大块的大小6.采用组相联映像的 Cache 存储器，可用于地址变换的方法是_（分数：1.00）A.目录表法B.比较对法C.页表法D.堆栈法7.ILLLIAC-IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是_（分数：1.00）A.PM20 和 PM23B.Cube0 和 Cube1C.Shuf
3、fleD.PM228.并行处理机有 16 个处理单元，编号为 015，采用 shuffle 单级网络互连，与 13 号处理单元相连的处理单元的编号是_（分数：1.00）A.15B.11C.9D.79.间接二进制 n 方体网络是一种_（分数：1.00）A.多级混洗交换网络B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级立方体网络10.多处理机程序段的指令之间存在数据反相关时，下列说法正确的是_（分数：1.00）A.不能并行B.适当同步控制，可以并行C.可以交换串行D.若指令满足交换律，可以交换串行二、第二部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.从计算机执行程序的角度看，并行性等级由低到
4、高可分为 1、 2、任务或进程间和作业或程序间四级。（分数：2.00）12.浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失 1，可表示数的精度 2。 （分数：2.00）13.中断系统软硬件功能分配实质是中断 1 软件和中断 2 硬件的功能分配。 （分数：2.00）14.数据宽度是指 I/O 设备取得 1 后所传送数据的总量；数据通路宽度是 2 的物理宽度。 （分数：2.00）15.虚拟存储器主要是为解决主存 1 满足不了要求发展出来的；Cache 存储器是为了解决主存 2 满足不了要求发展出来的。 （分数：2.00）16.虚拟存储器对 1 程序员是透明的，对 2 程序员是不透明的。 （分数：2.00
5、）17.解决重叠相关处理的两种基本方法是推后 1 和设置 2。 （分数：2.00）18.按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能连接流水，可把流水线分为 1 流水线和 2 流水线。 （分数：2.00）19.N 个处理单元的混洗交换网络中，最远的两个人、出端的二进制编号是 1 和 2，其最大距离为 2log 2 N-1。 （分数：2.00）20.松耦合多处理机可以有 1 型和 2 型两种构形。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述通道的 3 种类型各适合连接什么类型设备，说明各种类型通道在满负荷时的实际流量与所连接设备的关系。 （分数：6.00）_22.
6、简述并行性从计算机系统处理数据的角度划分的四个等级，并各举一例。 （分数：6.00）_23.简述透明性概念，说明下列哪些对于计算机系统结构是透明的：浮点数据表示；字符串运算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；访问方式保护；数据总线宽度；Cache 存储器；存储器的最小编址单位；存储器的模 M 交叉存取，串行、重叠还是流水控制方式。 （分数：6.00）_24.简述数据表示和数据结构之间的关系及引入高级数据表示的基本原则。 （分数：6.00）_25.简述实现指令的重叠，解释必须在计算机组成上满足的要求。 （分数：6.00）_四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)机器有 5 级中
7、断，中断响应次序为 12345，现要求实际中断处理次序为 23154。（分数：10.00）(1).设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位的状态，令“0”为开放，“1”为屏蔽。（分数：5.00）_(2).若运行用户程序时，同时发生 1、3 级中断请求，而在 1 级中断服务未完成时，又发生 2、3、4、5 级中断，请画出处理机执行程序全过程的示意图(标出交换 PSW 的时间)。（分数：5.00）_26.求 A 1 ，A 2 ，A 8 的累加和，有如下程序。S1 A 1 =A 1 +A 2 S2 A 3 =A 3 +A 4 S3 A 5 =A 5 +A 6 S4 A 7 =A 7 +A 8 S5 A 1
8、 =A 1 +A 3 S6 A 5 =A 5 +A 7 S7 A 1 =A 1 +A 5 写出用 FORK、JOIN 语句表示其并行任务的派生和汇合关系的程序，以假想使此程序能在多处理机上运行。 （分数：10.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)有一个 4 段的单功能非线性流水线，其预约表如下表： （分数：10.00）(1).分别写出延迟禁止表 F，冲突向量 C，并画出冲突向量的状态转移图。（分数：5.00）_(2).写出其流水线的最佳调度方案及此时的最大吞吐率。（分数：5.00）_有一个虚拟存储器，主存有 4 个实页，页号为 03，程序有 8 个虚页，页号为 07，采用全相
9、联映像和FIFO 替换算法。给出如下程序页地址流：2、3、5、2、4、0、1、2、4、6。（分数：10.00）(1).假设程序的 2、3、5 页已先后装入主存的第 3、2、0 页位置，请画出上述页地址流工作过程中，主存各页位置上装入程序各页号的变化过程图，标出命中时刻。（分数：5.00）_(2).求出此期间主存的命中率 H。（分数：5.00）_计算机系统结构自考真题 2014 年 4 月答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第一部分 选择题(总题数：10，分数：10.00)1.以下能够直接执行微指令的是_（分数：1.00）A.汇编程序B.编译程序C.硬件 D.固件解析：考点
10、计算机系统的层次结构 解析 第 0 级中，微指令由硬件直接执行。2.系列机软件应做到_（分数：1.00）A.向前兼容，并向上兼容B.向后兼容，力争向上兼容 C.向下兼容，并向前兼容D.向后兼容，力争向下兼容解析：考点 系列机的采用 解析 系列机结构设计的是否好，是否有生命力，关键就看在软件向后兼容的前提下，能否不断改进组成和实现，不断提出性能价格比更优的新型号机器。3.在浮点数尾数下溢处理时，最大误差最大，但下溢处理不需要时间，平均误差又趋于 0 的方法是_（分数：1.00）A.截断法B.舍入法C.ROM 查表法D.恒置“1”法 解析：考点恒置“1”法的优点 解析 恒置“1”法的好处是实现最简
11、单，不需要增加硬件和处理时间，平均误差趋于 0，至于最大误差大的问题，由于中、高速计算机的尾数位数要比小、微型机的长得多，因此，实际的最大误差要小得多。4.在 IBM 370 系统中，支持操作系统实现多进程公用区管理最有效的指令是_（分数：1.00）A.“测试与置定”指令B.“比较与交换”指令 C.“执行”指令D.“程序调用”指令解析：考点 面向操作系统的优化实现改进 解析 为了不用标志位又能多个进程正确使用公用区，在 IBM 370 系统上增设了“比较与交换”指令。5.采用组相联映像、LRU 替换算法的 Cache 存储器，不影响 Cache 命中率的方法是_（分数：1.00）A.增加 Ca
12、che 中的块数B.增大组的大小C.增大主存容量 D.增大块的大小解析：考点 组相联映象、LRU 替换算法的变换 解析 采用组相联映像、LRU 替换算法的 Cache 存储器，不影响 Cache 命中率的方法是增大主存容量。6.采用组相联映像的 Cache 存储器，可用于地址变换的方法是_（分数：1.00）A.目录表法 B.比较对法C.页表法D.堆栈法解析：考点 组相联变换 解析 在全相联的目录表法同样可用于实现组内的全相联。7.ILLLIAC-IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是_（分数：1.00）A.PM20 和 PM23 B.Cube0 和 Cube1C.ShuffleD.PM
13、22解析：考点 混洗交换单级网络 解析 Shuffle 函数不是可逆函数，是 PE 之间所用的互连函数。8.并行处理机有 16 个处理单元，编号为 015，采用 shuffle 单级网络互连，与 13 号处理单元相连的处理单元的编号是_（分数：1.00）A.15B.11 C.9D.7解析：考点 16 个处理单元间的全混连接 解析 根据前一半和后一半在连接至出端时正好一一隔开，13 对应单元为 11。9.间接二进制 n 方体网络是一种_（分数：1.00）A.多级混洗交换网络B.单级立方体网络C.多级全排列网络D.多级立方体网络 解析：考点 多级立方体网络 解析 多级立方体网络有 STARAN 网
14、络、间接二进制 n 方体网络等。10.多处理机程序段的指令之间存在数据反相关时，下列说法正确的是_（分数：1.00）A.不能并行B.适当同步控制，可以并行 C.可以交换串行D.若指令满足交换律，可以交换串行解析：考点 数据反相关 解析 若有先读后写的数据反相关，可以并行执行，但必须保证其写入共享主存时的先后读写次序，不能交换串行。二、第二部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.从计算机执行程序的角度看，并行性等级由低到高可分为 1、 2、任务或进程间和作业或程序间四级。（分数：2.00）解析：指令内部，指令之间 考点 并行性的级别 解析 从计算机执行程序的角度看，并行性等级由低到
15、高可分为指令内部、指令之间、任务或进程间和作业或程序间四级。12.浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失 1，可表示数的精度 2。 （分数：2.00）解析：减小，下降 考点 系列机的采用 解析 浮点数尾数基值增大，可使运算中的精度损失减小，可表示数的精度下降。13.中断系统软硬件功能分配实质是中断 1 软件和中断 2 硬件的功能分配。 （分数：2.00）解析：处理程序，响应 考点 中断系统的软、硬件功能分配 解析 中断系统软硬件功能分配实质是中断处理程序软件和中断响应硬件的功能分配。14.数据宽度是指 I/O 设备取得 1 后所传送数据的总量；数据通路宽度是 2 的物理宽度。 （分数：2.0
16、0）解析：I/O 总线，数据总线 考点 数据宽度 解析 数据宽度是指 I/O 设备取得 I/O 总线后所传送数据的总量；数据通路宽度是数据总线的物理宽度。15.虚拟存储器主要是为解决主存 1 满足不了要求发展出来的；Cache 存储器是为了解决主存 2 满足不了要求发展出来的。 （分数：2.00）解析：容量，速度 考点 存储体系的基本概念 解析 虚拟存储器主要是为解决主存容量满足不了要求发展出来的；Cache 存储器是为了解决主存速度满足不了要求发展出来的。16.虚拟存储器对 1 程序员是透明的，对 2 程序员是不透明的。 （分数：2.00）解析：应用，系统 考点 虚拟存储器的应用 解析 虚拟
17、存储器对应用程序员是透明的，对系统程序员是不透明的。17.解决重叠相关处理的两种基本方法是推后 1 和设置 2。 （分数：2.00）解析：分析 k+1，相关专用通路 考点 重叠方式的相关处理 解析 解决重叠相关处理的两种基本方法是推后分析 k+1 和设置相关专用通路。18.按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能连接流水，可把流水线分为 1 流水线和 2 流水线。 （分数：2.00）解析：静态，动态 考点 多功能流水线的分类 解析 按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能连接流水，可把流水线分为静态流水线和动态流水线。19.N 个处理单元的混洗交换网络中，最远的两个人、出端的二
18、进制编号是 1 和 2，其最大距离为 2log 2 N-1。 （分数：2.00）解析：全“0”，全“1” 考点 多级混洗交换网络 解析 N 个处理单元的混洗交换网络中，最远的两个人、出端的二进制编号是全“0”和全“1”，其最大距离为 2log 2 N-1。20.松耦合多处理机可以有 1 型和 2 型两种构形。 （分数：2.00）解析：非层次，层次 考点 松耦合多处理机的结构 解析 松耦合多处理机可以有非层次型和层次型两种构形。三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述通道的 3 种类型各适合连接什么类型设备，说明各种类型通道在满负荷时的实际流量与所连接设备的关系。 （分数：6.00）
19、_正确答案：()解析：(1)字节多路通道适合于连接大量的字符类低速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备的流量之和。 (2)数组多路通道适合于连接高速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中流量最大的那个。 (3)选择通道适合于连接高优先级的高速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中流量最大的那个。22.简述并行性从计算机系统处理数据的角度划分的四个等级，并各举一例。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)位串字串，只能同时处理一个字的一个位，无并行性，例如，位串行计算机。 (2)位并字串，同时可处理一个字的所有位，例如，简单并行的单处
20、理机。 (3)位片串字并，同时处理多个字的同一位，例如，相联处理机 STARAN、MPP 等处理机。 (4)全并行，同时处理多个字的全部或部分位组，例如，全并行阵列处理机 ILUAC-IV。23.简述透明性概念，说明下列哪些对于计算机系统结构是透明的：浮点数据表示；字符串运算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；访问方式保护；数据总线宽度；Cache 存储器；存储器的最小编址单位；存储器的模 M 交叉存取，串行、重叠还是流水控制方式。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)透明性概念：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称这些事物和属性对它是透明的。 (2)对计算机系统结构
21、透明的有数据总线宽度；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；Cache 存储器；存储器的模 M 交叉存取；串行、重叠还是流水控制方式。24.简述数据表示和数据结构之间的关系及引入高级数据表示的基本原则。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)数据表是反映了各种数据元素或信息单元之间的结构关系，数据结构要通过软件映像变换成机器所具有的各种数据表示来实现。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性上的不同。数据结构和数据表示是软件和硬件的交界面。 (2)引入高级数据表示的基本原则：一是看系统效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少；二是看引入
22、这种数据表示的通用性和利用率是否提高。25.简述实现指令的重叠，解释必须在计算机组成上满足的要求。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)要解决访存的冲突。解决取指和分析中取操作数的访存冲突。 (2)要解决“分析”与“执行”操作的并行。硬件上应有独立的指令分析部件和指令执行部件。 (3)要解决“分析”与“执行”操作控制上的同步，在硬件上解决控制上的同步。四、简单应用题(总题数：2，分数：20.00)机器有 5 级中断，中断响应次序为 12345，现要求实际中断处理次序为 23154。（分数：10.00）(1).设计各级中断处理程序的中断级屏蔽位的状态，令“0”为开放，“1”为屏蔽。（分
23、数：5.00）_正确答案：()解析：各级中断处理程序的中断屏蔽位状态表 中断级屏蔽位 中断处理 程序级别 1级2级3级4级5级第1 级 10011第2 级 11111第3 级 10111第4 级 00010第5 级 00011(2).若运行用户程序时，同时发生 1、3 级中断请求，而在 1 级中断服务未完成时，又发生 2、3、4、5 级中断，请画出处理机执行程序全过程的示意图(标出交换 PSW 的时间)。（分数：5.00）_正确答案：()解析：处理机执行程序的全过程 26.求 A 1 ，A 2 ，A 8 的累加和，有如下程序。S1 A 1 =A 1 +A 2 S2 A 3 =A 3 +A 4
24、S3 A 5 =A 5 +A 6 S4 A 7 =A 7 +A 8 S5 A 1 =A 1 +A 3 S6 A 5 =A 5 +A 7 S7 A 1 =A 1 +A 5 写出用 FORK、JOIN 语句表示其并行任务的派生和汇合关系的程序，以假想使此程序能在多处理机上运行。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：FORK 20 FORK 30 FORK 40 10 A1=A1+A2 JOIN 4 COTO 80 20 A3=A3+A4 JOIN 4 GOTO 80 30 A5=A5+A6 JOIN 4 GOTO 80 40 A7=A7+A8 JOIN 4 80 FORK 60 50 A1=
25、A1+A3 JOIN 2 GOTO 70 60 A5=A5+A7 JOIN 2 70 A1=A1+A5五、综合应用题(总题数：2，分数：20.00)有一个 4 段的单功能非线性流水线，其预约表如下表： （分数：10.00）(1).分别写出延迟禁止表 F，冲突向量 C，并画出冲突向量的状态转移图。（分数：5.00）_正确答案：()解析：(1)冲突向量 C=(10001)，延迟禁止表 F=1，5 冲突向量的状态转换图 (2).写出其流水线的最佳调度方案及此时的最大吞吐率。（分数：5.00）_正确答案：()解析：最佳调度方案为每隔 2 拍流入一个任务 最大吞吐率 T Pmax =1/2 t有一个虚拟
26、存储器，主存有 4 个实页，页号为 03，程序有 8 个虚页，页号为 07，采用全相联映像和FIFO 替换算法。给出如下程序页地址流：2、3、5、2、4、0、1、2、4、6。（分数：10.00）(1).假设程序的 2、3、5 页已先后装入主存的第 3、2、0 页位置，请画出上述页地址流工作过程中，主存各页位置上装入程序各页号的变化过程图，标出命中时刻。（分数：5.00）_正确答案：()解析：主存中装入程序变化过程表 页地址流 主存页 面位置 初始状态 2 3 5 2 4 0 1 2 4 6 0 5 5 5 5 5 5 5 5* 2 2 2 1 4 4 4 4* 4* 6 2 3 3 3 3 3 3 3* 1 1 1 1 3 2 2 2 2 2 2* 0 0 0 0 0* 命中 H H H H H (2).求出此期间主存的命中率 H。（分数：5.00）_正确答案：()解析：命中率 H=5/10=50%
