E题高速并行数据传输系统

计算机体系结构与并行处理计算机体系结构与并行处理是计算机科学领域中的重要概念。

本文将介绍计算机体系结构的基本原理、并行处理的概念及其应用，并附带题库类型的相关问题及解析。

一、计算机体系结构基本原理计算机体系结构是指计算机系统中各个硬件组件之间的结构关系和工作原理。

它包括计算机的各个层次结构，以及指令系统设计、存储器层次结构和总线结构等内容。

1. 数据通路与控制单元计算机体系结构中，数据通路用于处理和传输数据，控制单元则负责指导和协调各个硬件组件的工作。

数据通路包括算术逻辑单元(ALU)、寄存器、数据缓冲器等，而控制单元则由指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和控制逻辑组成。

2. 存储器层次结构存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存和辅助存储器等。

其中，寄存器是CPU内部用于保存数据和指令的最快速的存储器。

高速缓存则位于CPU与主存之间，用于加速数据的读写。

主存是计算机中用于存储程序和数据的主要存储设备。

而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。

3. 指令系统设计指令系统是计算机体系结构的核心部分，它规定了计算机所能执行的指令集和执行方式。

指令集包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令等。

指令系统设计的关键是平衡指令的功能和数量，以满足计算机的多样化需求。

4. 总线结构总线是计算机中用于数据传输的公共通道。

总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线等。

数据总线用于传输数据，地址总线用于定位数据在存储器中的位置，而控制总线则用于传输控制信号。

二、并行处理的概念及应用并行处理是指多个处理器同时执行多个任务或同一任务的不同部分，以提高计算机系统的性能和效率。

它可以分为粗粒度并行和细粒度并行。

1. 粗粒度并行粗粒度并行是指将一个任务分成多个子任务，由多个处理器分别执行。

每个处理器独立地处理自己的子任务，最后将结果合并。

粗粒度并行适用于需要处理的数据量大、计算复杂度高的任务，如科学计算和大规模数据处理。

2. 细粒度并行细粒度并行是指将一个任务分成多个子任务，并行执行它们的不同部分。

数据通信与工业控制网络知识点总结关键信息项：1、数据通信的基本概念和原理定义：＿___________________________特点：＿___________________________重要性：＿___________________________2、工业控制网络的类型和特点类型：＿___________________________各自特点：＿___________________________3、数据传输方式串行传输：＿___________________________并行传输：＿___________________________优缺点比较：＿___________________________4、通信协议常见协议：＿___________________________协议的作用和功能：＿___________________________5、网络拓扑结构总线型：＿___________________________星型：＿___________________________环型：＿___________________________优缺点分析：＿___________________________ 6、工业控制网络中的数据交换技术电路交换：＿___________________________分组交换：＿___________________________报文交换：＿___________________________ 7、差错控制技术纠错编码：＿___________________________检错编码：＿___________________________重传机制：＿___________________________ 8、网络安全与防护威胁类型：＿___________________________防护措施：＿___________________________ 9、工业控制网络的应用案例案例介绍：＿___________________________效果评估：＿___________________________11 数据通信的基本概念和原理数据通信是指在不同设备之间通过传输介质进行数据的传递和交换。

第一单元测验已完成得分：100.0测验1.［单项选择题］尽管计算机的处理能力在某些方面已经超过了人脑，但在〔〕方面依然逊色于人脑。

A.逻辑推理B.科学计算C.海量记忆D.高速运算我的答案：A2.［单项选择题］以下说法错误的选项是〔〕。

A.计算就是符号串的变换B.算法就是求解问题的方法C.一个问题是可计算的，说明该问题具有相应的算法D.数据加密不属于计算我的答案：D3.［单项选择题］〔〕首先提出“信息〞这一概念。

他指出消息是代码、符号，而不是信息内容本身，使信息与消息区分开来。

A.哈特莱B.香农C.维纳D.朗格我的答案：A4.［单项选择题］A=1，B=1，逻辑表达式L=A+B,L的值为〔〕。

A.0B. 1C. 2D.11我的答案：B5.［单项选择题］如果你在不知道今天是星期几的情况下问你的同学“明天是星期几？〞那么以下正确答案中含有的信息量是〔。

（假设星期一至星期天的排序）A.B.C.D.我的答案：D6.［单项选择题］关于ASCII码，下面说法正确的选项是〔。

A.ASCII码的含义是国际标准信息交换代码。

B.ASCII码使用指定的7位或8位二进制数组合来表示128或256种可能的字符。

C.最新扩展的ASCII编码方案包含了汉字的编码。

D.中国、日本和韩国的象形文字符也可以采用ASCII码表示。

我的答案：B7.［单项选择题］掷一个骰子，任一面朝上这一事件的发生都是等概分布的，任一面朝上这一事件所获得的自信息量是〔〕。

A.1/6B.2/6C.-log2(1/6)D.-log2(2/6)我的答案：C8.［单项选择题］关于中文信息处理，以下正确的表达是〔〕。

A.中文信息在计算机内米用ASCII码表示B.中文信息在计算机内米用双字节表示C.中文信息的输入码与在计算机内采用的编码是一致的D.BIG5码是一种简体汉字的编码方案我的答案：B9.［单项选择题］设A、B、C、D四个消息分別以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，信源的平均信息量为〔〕bit。

B、企业家精神C、团队意识D、互动关系E、个人努力5.1211灭火器它内装的药剂是（）。

A.二氧化碳B.粉状磷酸氨盐C.液态卤代烷（正确答案）D.A12与Na1ICO溶液6.收费站查验人员应通过事件记录仪或摄像机、照相机等设备做好查验整体过程的影像记录，供投诉取证及事后稽核工作使用，影像记录资料保存期限不应低于O个月。

A、1B、3C、6（正确答案）D、127.领导者的根本宗旨OA、管理B、服务（正确答案）C、当官做老爷D、激励E、要求8.无法读写或电量低于O的CPC卡不得进行调拨或在车道发放。

OA、7%B、9%C、8%（正确答案）D、6%9.收费站对于跨省通行的绿通车辆，原则上应不少于O人完成检查及确认工作。

（）A、3人B、2人（正确答案）C、1人D、4人10.对不合格或假冒绿通车辆的具体情况进行拍照取证，查验全过程的影像记录资料在本地保存期限宜不低于（）。

A、3年（正确答案）B、半年C、1年D、2年11.纸质通行券用于出现车道系统故障等紧急情况，使用前应经所属成员单位同意，并向O报备。

A、收费公路经营管理单位B、江苏交控C、江苏高网A、2023年1月1日零时（正确答案）B、2019年12月31日零时C、2019年1月1日零时D、2023年1月1日十二时16.O是指全封闭、多车道、具有中央分隔带、全立体交叉、集中管理、控制出入、多种安全服务设施配套齐全的高标准车辆专用公路。

A、高速公路（正确答案）B、高速公路、国道C、高速公路、城市快线D、城市快线17.《收费公路管理条例》中规定，建设收费一级公路连续里程O公里以上。

A、30B、50（正确答案）C、70D、10018."四个交通'是指O.A、综合交通、智慧交通、绿色交通、和谐交通B、综合交通、智能交通、绿色交通、平安交通C、综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通（正确答案）D、人文交通、智能交通、绿色交通、平安交通19.2018年，中国高速公路达到了13.6万公里，保持世界O位置。

总线系统与通信接口考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 什么是总线系统的基本组成部分？A. 控制器、运算器、存储器B. 输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）C. 总线、连接器和网络接口D. 显卡、声卡、调制解调器2. 在计算机网络中，什么是总线？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议3. 什么是通信接口？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议4. 什么是串行通信和并行通信？A. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输B. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输C. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据D. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据5. 什么是OSI七层模型？A. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层B. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层C. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层D. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层6. 什么是TCP/IP协议？A. 一种用于计算机网络互联的通信协议B. 一种用于计算机内部数据传输的协议C. 一种用于电子邮件传输的协议D. 一种用于网页浏览的协议7. 什么是DMA控制器？A. 一种用于管理计算机内存与外部设备之间数据传输的控制单元B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元8. 什么是路由器？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元9. 什么是交换机？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元10. 什么是网桥？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元11. 什么是总线系统？它的主要功能是什么？A. 总线系统是一种允许多个设备同时与其通信的共享通信通道。

接口技术期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 在计算机系统中，接口通常指的是：A. 硬件设备B. 软件程序C. 硬件与软件之间的连接点D. 网络连接答案：C2. 下列哪个不是串行通信接口标准？A. USBB. RS-232C. I2CD. SPI答案：A3. 在并行接口中，数据传输是：A. 一次传输一个比特B. 一次传输多个比特C. 通过单一通道传输D. 需要同步时钟信号答案：B4. 以下哪个是PCIe接口的特点？A. 串行传输B. 并行传输C. 高速传输D. 低功耗答案：C5. USB接口的全称是：A. Universal Serial BusB. User System BusC. Unified System BusD. Universal System Bus答案：A6. 以下哪个不是接口技术中的术语？A. 驱动程序B. 协议C. 处理器D. 总线答案：C7. 在接口技术中，DMA代表：A. Direct Memory AccessB. Direct Media AccessC. Dynamic Memory AllocationD. Digital Memory Address答案：A8. 以下哪个是网络接口卡（NIC）的功能？A. 连接到外部存储设备B. 连接到局域网C. 连接到打印机D. 连接到显示器答案：B9. 在接口技术中，IRQ代表：A. Input/Output RequestB. Interrupt RequestC. Internet RequestD. Input Request答案：B10. 以下哪个不是接口技术中的数据传输方式？A. 同步传输B. 异步传输C. 串行传输D. 并行传输答案：C二、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述串行接口和并行接口的区别。

答案：串行接口一次传输一个比特，数据在单一通道上按顺序传输；并行接口一次可以传输多个比特，数据通过多个通道同时传输。

2012.4通信与网络责任编辑：万翀引言随着数字多媒体技术的发展，在现代电子系统中各模块之间经常需要高速数据传输。

传统的数据传输系统采用并行接口，并行数据传输技术向来都是提高数据传输速率的重要手段。

随着数据传输速率的提高，并行数据传输的进一步发展遇到了瓶颈，面临很多问题，如接口信号不同步，信号串扰，引脚过多增加PCB 板布线难度及设计制作成本[1]。

因此，高速串行接口已经逐渐取代并行接口。

与并行传输相比，串行传输具有独特优势，可以提供更大的带宽更远的传输距离以及更低的成本[2]。

高速数据传输系统中各模块规模以及复杂度逐渐加大，数据传输的可靠性逐渐成为影响系统性能的关键因素之一。

数据发送模块和数据接收模块处理数据的速度很难达到一致，因此经常会出现接收模块等待发射模块发送数据，或者发送模块等待接收模块接受数据的情况[3]。

为了使高速数据传输系统可靠工作不丢失数据，系统需要加入流量控制机制，来协调发送模块和接受模块的工作。

系统结构本系统基于Xilinx 公司的Virtex-6系列的一款FPGA ——XC6VLX240T ，用于进行高速串行数据传输，其结构如图1所示。

系统主要包括微控制器MicroBlaze 模块，直接存储器存取（DMA ）模块以及基于Aurora 协议以及GTX 收发机的Aurora 模块，另外还有内存模块（DDR3），两个作为缓冲器的FIFO 模块以及一个用于流量控制的有限状态机（FSM ）模块。

系统的工作流程为：微控制器MicroBlaze 通过AXI-Lite 总线向DMA 寄存器写数据，配置DMA 读操作的数据源地址，读数据长度，DMA 写操作的目标地址以及写数据长度，然后启动DMA 。

DMA 开始读取DDR3源地址空间中的数据通过FIFO1传给Aurora 模块，Aurora 模块中的GTX 收发器将数据通过同轴电缆以串行的方式从发射端发送到接收端。

然后接收端将数据传输到FIFO2中，然后通过DMA 将数据写入到DDR3内存规定的目标地址空间中。

一．选择题1. 我国在__D____ 年研制成功了第一台电子数字计算机，第一台晶体管数字计算机于______ 年完成。

（答案错误）A．1946 1958 B．1950 1968 C．1958 1961 D．1959 19652. 32位微型计算机中乘除法部件位于__A____ 中。

A．CPU B．接口 C．控制器 D．专用芯片3. 没有外存储器的计算机监控程序可以放在___B___ 。

A．RAM B．ROM C．RAM和ROM D．CPU4. 下列数中最小的数是__A____ 。

A．（101001）2 B．（52）8 C．（2B）16 D．（44）105. 在机器数___B.C___ 中，零的表示形式是唯一的。

A．原码B．补码C．移码 D．反码6. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过___D___ 来实现。

A．原码运算的二进制减法器 B．补码运算的二进制减法器C．补码运算的十进制加法器 D．补码运算的二进制加法器7. 下列有关运算器的描述中___C___ 是正确的。

A．只作算术运算，不作逻辑运算 B．只作加法C．能暂时存放运算结果 D．以上答案都不对8. 某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为___D___ 。

A．8，512 B．512，8 C．18，8 D。

19，89. 相联存储器是按___C___ 进行寻址的存储器。

A．地址指定方式 B．堆栈存取方式C．内容指定方式 D。

地址指定与堆栈存取方式结合10. 指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是___B___ 。

A．实现存储程序和程序控制 B．缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性C．可以直接访问外存 D．提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度11. 堆栈寻址方式中，设A为累加寄存器，SP为堆栈指示器，Msp为SP指示器的栈顶单元，如果操作的动作是：（A）→Msp，（SP）－1→SP，那么出栈操作的动作为：A．（Msp）→A，（SP）+1→SP B.（SP）+1→SP，（Msp）→AC．（SP）－1→SP，（Msp）→A D.（Msp）→A，（SP）－1→SP12. 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是__B____ 。

第一章绪论什么是并行计算机答：简单地讲，并行计算机就是由多个处理单元组成的计算机系统，这些处理单元相互通信和协作，能快速高效求解大型的复杂的问题。

简述Flynn分类法：答：根据指令流和数据流的多重性将计算机分为：1）单指令单数据流SISD2）单指令多数据流SIMD3）多指令单数据流MISD4）多指令多数据流MIMD简述当代的并行机系统答：当代并行机系统主要有：1）并行向量机（PVP）2）对称多处理机（SMP）3）大规模并行处理机（MPP）4）分布式共享存储（DSM）处理机5）工作站机群（COW）为什么需要并行计算机答：1）加快计算速度2）提高计算精度3）满足快速时效要求4）进行无法替代的模拟计算简述处理器并行度的发展趋势答：1）位级并行2）指令级并行3）线程级并行简述SIMD阵列机的特点答：1）它是使用资源重复的方法来开拓计算问题空间的并行性。

2）所有的处理单元（PE）必须是同步的。

21m 3）阵列机的研究必须与并行算法紧密结合，这样才能提高效率。

4）阵列机是一种专用的计算机，用于处理一些专门的问题。

简述多计算机系统的演变答：分为三个阶段：1）1983-1987年为第一代，代表机器有：Ipsc/1、Ameteks/14等。

2）1988-1992年为第二代，代表机器有：Paragon 、Intel delta 等。

3）1993-1997年为第三代，代表机器有：MIT 的J-machine 。

简述并行计算机的访存模型答：1）均匀存储访问模型（UMA ）2）非均匀存储访问模型（NUMA ）3）全高速缓存存储访问模型（COMA ）4）高速缓存一致性非均匀访问模型（CC-NUMA ）简述均匀存储访问模型的特点答：1）物理存储器被所有处理器均匀共享。

2）所有处理器访问任何存储字的时间相同。

3）每台处理器可带私有高速缓存。

4）外围设备也可以一定的形式共享。

简述非均匀存储访问模型的特点答：1）被共享的存储器在物理上分布在所有的处理器中，其所有的本地存储器的集合构成了全局的地址空间。