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02325计算机系统结构计算机系统结构第1章计算机系统结构的基本概念1.1计算机系统的多级层次结构计算机系统的多级层次结构 1.2计算机系统结构、组成与实现1.2.1结构、组成、实现的定义与内涵内涵1.2.2计算机系统结构、组成和实现三者的相互影响现三者的相互影响1.3软硬件取舍与计算机系统设计思路思路1.3.1软硬件取舍的基本原则软硬件取舍的基本原则1.3.2计算机系统的设计思路计算机系统的设计思路1.4结构设计要解决好软件的可移植性植性1.4.1统一高级语言统一高级语言1.4.2采用系列机采用系列机1.4.3模拟与仿真模拟与仿真1.5应用与器件的发展对系统结构的影响的影响1.5.1应用的发展对系统结构的影响1.5.2器件的发展对系统结构的影响1.6系统结构中的并行性发展及计算机系统的分类算机系统的分类1.6.1并行性概念并行性概念1.6.2并行处理系统的结构与多机系统的耦合度系统的耦合度1.6.3计算机系统的分类计算机系统的分类第2章数据表示与指令系统章数据表示与指令系统2.1数据表示数据表示2.1.1数据表示与数据结构数据表示与数据结构2.1.2高级数据表示高级数据表示2.1.3引入数据表示的原则引入数据表示的原则2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择处理方法的选择2.2寻址方式寻址方式2.2.1寻址方式分析寻址方式分析2.2.2逻辑地址与主存物理地址逻辑地址与主存物理地址 2.3指令格式的优化设计指令格式的优化设计2.3.1操作码的优化操作码的优化2.3.2指令字格式的优化指令字格式的优化2.4按CISC方向发展与改进指令系统系统2.4.1面向目标程序优化实现改进2.4.2面向高级语言优化实现改进2.4.3面向操作系统优化实现改进2.5按RISC方向发展与改进指令系统系统2.5.1 RISC的提出的提出2.5.2设计RISC的原则的原则2.5.3设计RISC结构用的基本技术2.5.4 RISC技术的发展技术的发展第3章总线、中断与输入输出系统中断与输入输出系统 3.1输入输出系统的基本概念输入输出系统的基本概念3.2总线设计总线设计3.2.1总线的类型总线的类型3.2.2总线的控制方式总线的控制方式3.2.3总线的通讯技术总线的通讯技术3.2.4数据宽度与总线线数数据宽度与总线线数3.3中断系统中断系统3.3.1中断的分类和分级中断的分类和分级3.3.2中断系统的软硬件功能分配3.4通道处理机通道处理机 3.4.1工作原理工作原理3.4.2通道流量的分析通道流量的分析第4章存储体系章存储体系4.1存储体系概念与并行主存系统4.1.1发展存储体系的必要性发展存储体系的必要性4.1.2并行主存系统频宽的分析并行主存系统频宽的分析4.1.3存储体系的形成与分支存储体系的形成与分支4.1.4存储体系的性能参数存储体系的性能参数4.2虚拟存储器虚拟存储器4.2.1不同的虚拟存储管理方式不同的虚拟存储管理方式4.2.2页式虚拟存储器的构成页式虚拟存储器的构成4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题4.3高速缓冲高速缓冲(Cache)(Cache)(Cache)存储器存储器存储器4.3.1基本结构基本结构4.3.2地址的映象与变换地址的映象与变换4.3.3替换算法的实现替换算法的实现4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析性能分析第5章重叠、流水和向量处理机章重叠、流水和向量处理机5.1重叠方式重叠方式5.1.1基本思想和一次重叠基本思想和一次重叠5.1.2相关处理相关处理5.2流水方式流水方式5.2.1基本概念基本概念5.2.2流水线处理机的主要性能流水线处理机的主要性能5.2.3流水机器的相关处理和控制机构机构5.3向量的流水处理与向量流水处理机理机5.3.1向量的流水处理向量的流水处理5.3.2向量流水处理机向量流水处理机5.4指令级高度并行的超级处理机5.4.1超标量处理机超标量处理机5.4.2超长指令字超长指令字(VLIW)(VLIW)(VLIW)处理机处理机处理机5.4.3超流水线处理机超流水线处理机第6章阵列处理机章阵列处理机6.1阵列处理机原理阵列处理机原理6.1.1阵列处理机的基本构形阵列处理机的基本构形6.1.2阵列处理机的特点阵列处理机的特点6.2阵列处理机的并行算法阵列处理机的并行算法6.2.1 ILLIACⅣ的处理单元阵列结构结构6.2.2阵列处理机的并行算法举例6.3 SIMD计算机的互连网络计算机的互连网络6.3.1互连网络的设计目标及互连函数函数6.3.2基本的单级互连网络基本的单级互连网络6.3.3多级互连网络多级互连网络6.4并行存储器的无冲突访问并行存储器的无冲突访问6.5并行处理机举例并行处理机举例6.5.1 MPP位平面阵列处理机位平面阵列处理机6.5.2 CM连接机连接机第7章多处理机章多处理机7.1多处理机的特点及主要技术问题7.2多处理机的硬件结构多处理机的硬件结构7.2.1紧耦合和松耦合紧耦合和松耦合7.2.2机间互连形式机间互连形式7.3程序并行性程序并行性7.3.1并行算法并行算法7.3.2程序并行性的分析程序并行性的分析7.3.3并行程序设计语言并行程序设计语言7.4多处理机的性能多处理机的性能7.4.1任务粒度与系统性能任务粒度与系统性能7.4.2性能模型与分析性能模型与分析7.5多处理机的操作系统多处理机的操作系统7.5.1主从型操作系统主从型操作系统7.5.2各自独立型操作系统各自独立型操作系统7.5.3浮动型操作系统浮动型操作系统第8章其它计算机结构章其它计算机结构8.1脉动阵列机脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理和特点8.1.2通用的脉动阵列结构通用的脉动阵列结构8.2大规模并行处理机MPP与机群系统系统8.2.1大规模并行处理机MPP8.2.2机群系统机群系统8.3数据流机数据流机8.3.1数据驱动的概念数据驱动的概念8.3.2数据流程序图和语言数据流程序图和语言8.3.3数据流计算机的结构数据流计算机的结构8.3.4数据流机器存在的问题数据流机器存在的问题8.4归约机归约机8.5智能机智能机8.5.1智能信息处理与智能机智能信息处理与智能机8.5.2智能机的结构和机器语言智能机的结构和机器语言★翻译和解释的区别和联系？区别：区别：翻译是整个程序转换，翻译是整个程序转换，翻译是整个程序转换，解释解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIACIV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(Time Interl eaving )，资源重复(Resou rceReplication)，资源共享(ResourceSharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(ResourceReplication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
全国2002年4月高等教育自学考试一、单项选择题(每小题1分，共10分)在每小题的四个备答案中有一个正确的答案，将正确答案的序号写在题干后的括号内)1.计算机使用的语言是( B)A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关B.分属于计算机系统各个层次C.属于用以建立一个用户的应用环境D.属于符号化的机器指令2.动态数据流机最突出的特点是使( C)A.数据流令牌无标号B.需要程序记数器来实现C.令牌带上标号D.同步由门(Latch)寄存器来实现3.多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则( B )A.可以并行执行B.不可能并行C.任何情况均可交换串行D.必须并行执行4.多处理机的各自独立型操作系统( D )A.要求管理程序不必是可再入的B.适合于紧耦合多处理机C.工作负荷较平衡D.有较高的可靠性5.输入输出系统硬件的功能对( B )是透明的。
A.操作系统程序员B.应用程序员C.系统结构设计人员D.机器语言程序设计员6.“启动I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于( B)A.目态指令B.管态指令C.目态、管态都能用的指令D.编译程序只能用的指令7.全相联地址映象是指( A)A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入，组内是固定装入8.( C )属于MIMD系统结构。
A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令C.松耦合多处理机和多计算机D.阵列处理机9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( D)号处理机相联。
A.11B.8C.14D.210.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( A)A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高二、填空题(每空1分，共20分)11.标志符与每个数据相连，合存于__同一存储单元_____，用于描述单个数据的___类型特征____。
2015年4月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)第一部分选择题一、单项选择题(本大题共l0小题，每小题l分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡’的相应代码涂黑。
未涂、错涂或多涂均无分。
自考赢家1. 将汇编语言源程序变换成机器语言目标程序的方法是A．编译程序解释B．汇编程序解释C．编译程序翻译D．汇编程序翻译2．下列各项中对机器语言程序员透明的是A．中断字寄存器B．主存地址寄存器C．通用寄存器 D. 条件码寄存器3. 浮点数尾数基值rm=8，尾数的计算机位数为6，可表示的规格化最小正尾数为A．1／2 B. 1／4 C. 1／8 D．1／644. 主存出错引起的中断类型属于A. 机器校验中断B．访管中断C．程序性中断 D. 外中断5. 页式虚拟存储器常用的地址映像方式是A. 全相联映像B．段相联映像C．直接映像D．组相联映像6. 下列各项中不影响主存命中率的因素是A. 页地址流B．页面调度策略C．主存的容量 D. 辅存的容量7．下列说法不正确的是A. 线性流水线只能是单功能流水线B．非线性流水线是多功能流水线C．静态流水线只能是单功能流水线D．动态流水线是多功熊流水线8. 对于N=8的互连网络，处理单元编号为0～7，当用PM2+1互连函数时，下列正确的是A．(6 4 2 0)(7 5 3 1) B．(0 2 4 6)(1 3 5 7)C．(0 1 2 3)(4 5 6 7) D．(7 6 5 4)(3 2 1 0)9．机间互连的多端口存储器形式适合应用于A．紧耦合多处理机系统B．机数很多的多处理机系统c．机数较少的多处理机系统 D. 松耦合多处理机系统10．Amdahl 470V／6属于A．向量流水机B．标量流水机C．并行处理机D．阵列机第二部分非选择题二、填空题(本大题共l0小题，每小题2分，共20分)请在答题卡上作答。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(ResourceReplication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD 。
位片串字并的例子有：相联处理机 STARAN， MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个 CPU 字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(ResourceReplication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制每一级为了执行一条指令，需要下一级的 N 条指令来解释。
如果执行第 1 级的一条指令要Kns 时间，那么执行第 2 、第 3和第 4 级的一条指令各需要用多少时间？解答：执行第 2 、第 3 和第4 级的一条指令各需要 KNns 、KN^2ns 、 KN^3ns 的时间。
1.有一个计算机系统可按功能分成 4 级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强 M倍，即第 i 级的一条指令能完成第i-1 级的 M条指令的计算量。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
计算机系统结构02325 目录第1章计算机系统结构的基本概念1.1计算机系统的多级层次结构1.2计算机系统结构、组成与实现1.2.1结构、组成、实现的定义与内涵1.2.2计算机系统结构、组成和实现三者的相互影响1.3软硬件取舍与计算机系统设计思路1.3.1软硬件取舍的基本原则1.3.2计算机系统的设计思路1.4结构设计要解决好软件的可移植性1.4.1统一高级语言1.4.2采用系列机1.4.3模拟与仿真1.5应用与器件的发展对系统结构的影响1.5.1应用的发展对系统结构的影响1.5.2器件的发展对系统结构的影响1.6系统结构中的并行性发展及计算机系统的分类1.6.1并行性概念1.6.2并行处理系统的结构与多机系统的耦合度1.6.3计算机系统的分类习题l第2章数据表示与指令系统2.1数据表示2.1.1数据表示与数据结构2.1.2高级数据表示2.1.3引入数据表示的原则2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择2.2寻址方式2.2.1寻址方式分析2.2.2 逻辑地址与主存物理地址2.3指令格式的优化设计2.3.1 操作码的优化2.3.2 指令字格式的优化2.4 按CISC方向发展与改进指令系统2.4.1 面向目标程序优化实现改进2.4.2 面向高级语言优化实现改进2.4.3 面向操作系统优化实现改进2.5 按RISC方向发展与改进指令系统2.5.1 RISC的提出2.5.2 设计RISC的原则2.5.3 设计RISC结构用的基本技术2.5.4 RISC技术的发展习题2第3章总线、中断与输入输出系统3.1 输入输出系统的基本概念3.2 总线设计3.2.1 总线的类型3.2.2 总线的控制方式3.2.3 总线的通讯技术3.2.4 数据宽度与总线线数3.3 中断系统3.3.1 中断的分类和分级3.3.2 中断系统的软硬件功能分配3.4通道处理机3.4.1 工作原理3.4.2 通道流量的分析习题3第4章存储体系4.1 存储体系概念与并行主存系统4.1.1 发展存储体系的必要性4.1.2 并行主存系统频宽的分析4.1.3 存储体系的形成与分支4.1.4 存储体系的性能参数4.2虚拟存储器4.2.1 不同的虚拟存储管理方式4.2.2 页式虚拟存储器的构成4.2.3 页式虚拟存储器实现中的问题4.3 高速缓冲(Cache)存储器4.3.1基本结构4.3.2地址的映象与变换4.3.3替换算法的实现4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析习题4第5章重叠、流水和向量处理机5.1重叠方式5.1.1基本思想和一次重叠5.1.2相关处理5.2流水方式5.2.1基本概念5.2.2流水线处理机的主要性能5.2.3流水机器的相关处理和控制机构5.3向量的流水处理与向量流水处理机5.3.1向量的流水处理5.3.2向量流水处理机5.4指令级高度并行的超级处理机5.4.1超标量处理机5.4.2超长指令字(VLI W)处理机5.4.3超流水线处理机习题5第6章阵列处理机6.1阵列处理机原理6.1.1阵列处理机的基本构形6.1.2阵列处理机的特点6.2阵列处理机的并行算法6.2.1ILLIACⅣ的处理单元阵列结构6.2.2阵列处理机的并行算法举例6.3 SIMD计算机的互连网络6.3.1互连网络的设计目标及互连函数6.3.2基本的单级互连网络6.3.3多级互连网络6.4并行存储器的无冲突访问6.5并行处理机举例6.5.1MPP位平面阵列处理机6.5.2 CM连接机习题6第7章多处理机7.1多处理机的特点及主要技术问题7.2多处理机的硬件结构7.2.1紧耦合和松耦合7.2.2机间互连形式7.3程序并行性7.3.1并行算法7.3.2程序并行性的分析7.3.3并行程序设计语言7.4多处理机的性能7.4.1任务粒度与系统性能7.4.2性能模型与分析7.5多处理机的操作系统7.5.1主从型操作系统7.5.2各自独立型操作系统7.5.3浮动型操作系统习题7第8章其它计算机结构8.1脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理和特点8.1.2通用的脉动阵列结构8.2大规模并行处理机MPP与机群系统8.2.1大规模并行处理机MPP8.2.2机群系统8.3数据流机8.3.1数据驱动的概念8.3.2数据流程序图和语言8.3.3数据流计算机的结构8.3.4数据流机器存在的问题8.4归约机8.5智能机8.5.1智能信息处理与智能机8.5.2智能机的结构和机器语言习题8参考文献计算机系统结构自学考试大纲出版前言一、课程的性质及其设置的目的与要求二、课程内容与考核目标第1章计算机系统结构的基本概论第2章数据表示与指令系统第3章总线、中断与输入输出系统第4章存储体系第5章重叠、流水和向量处理机第6章阵列处理机第7章多处理机第8章其它计算机结构三、有关说明附录题型举例后记。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看,并行级别有位串字串,位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN,MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行,处理器操作步骤并行，处理器操作并行,指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机.处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作.擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving）,资源重复(ResourceReplication），资源共享(Resource Sharing）。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD：一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
2015年10月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)本试卷共3页，满分l00分，考试时间l50分钟。
考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。
答在试卷上无效，试卷空白处和背面均可作草稿纸.2．第一部分为选择题。
必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。
3．第二部分为非选择题。
必须注明大、小题号，使用0．5毫米黑色字迹签字笔作答。
4．合理安排答题空间，超出答题区域无效。
自考赢家第一部分选择题一、单项选择题 (本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。
未涂、错涂或多涂均无分。
1．在计算机系统按功能划分的多级层次结构中，机器级由高到低，相对层次正确的顺序是A．微程序机器语言机器——传统机器语言机器——高级语言机器B．操作系统机器——汇编语言机器——高级语言机器C．应用语言机器——高级语言机器一一汇编语言机器D．传统机器语言机器——操作系统机器——汇编语言机器2．用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为A．编译 B．仿真 C．翻译 D．模拟3．根据操作数据或信息存放的位置，下列不属于计算机面向的寻址方式是A．面向主存 B．面向寄存器 C．面向堆栈 D．面向控存4．浮点数系统使用的阶基r p=2，阶值位数P=2，尾数基值r m=10，以r m为基的尾数位数m ’=1，在非负阶正尾数、规格化情况下的最小尾数值为A．0．5 B．0．1 C．0．01 D．0．055．IBM370系统将中断的类型分为A．3类 B．4类 C．5类 D．6类6．下列属于总线标准的是A．电气 B．速率 C．流量 D．吞吐率7. 为了解决主存的容量满足不了要求，采用的技术是A．寄存器 B．虚拟存储器C．高速缓存 D．控制存储器8．标量流水处理机的性能指标主要有A．吞吐率、加速比、时间延迟 B．吞吐率、效率、时间延迟C．吞吐率、加速比、效率 D．加速比、效率、时间延迟9．编号为0，1，…，15的16个处理器，用单级互连网络互连，当用shuffle互连函数时，第9号处理器连至的处理器号数是A．3 B．5 C．6 D．910．多处理机属于A．SISD系统 B．SIMD系统 C．MISD系统 D．MIMD系统第二部分非选择题二、填空题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)请在答题卡上作答。
11．系统结构是对计算机系统中_______的定义及其上下的_______。
12．指令是由_______和_______两部分组成。
1 3．存储系统的基本要求包括_______、_______和低价格。
14．双向传输总线可分为_______和_______两种。
15．输入／输出系统的3种控制方式是_______、直接存储器访问及_______。
16．解释一条机器指令的微操作可归并成_______、_______和执行三部分。
17．开发并行性的途径主要有_______、_______和时间重叠。
18．向量_______处理和_______处理既是向量的处理方式，也是向量的流水处理方式。
19．多处理系统中，要较好地解决动态的资源分配和任务调度，让各处理机的_______尽可能均衡，并要防止_______。
20．从语义上讲，数据驱动计算的数据流是基于_______和_______的一种计算模型。
三、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)请在答题卡上作答。
21．简述数据描述符和标志符的差别。
22．简述软、硬件功能分配比例对计算机系统性能的影响。
23．简述对中断分类的根据和分类的目的。
24．简述指令重叠解释的概念及实现重叠解释必须满足的要求。
25．简述数据流计算机存在的问题。
四、简单应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)请在答题卡上作答。
26．程序存放在单字交叉存储器中，设访存申请队的转移概率=25％，分别求出模m=16 和m=32时每个存储周期能访问到的平均字数。
由此可得到什么结论?27. 求向量D=A×(B+C)，向量为浮点数，各向量元素个数均为N，参照CRAY一1方式分解为3条向量指令：①V3←存储器；访存取A送入V，寄存器组②V2←V o+V1；B+C→K③V4←V2×V3；K X A→D当采用下列3种方式工作时，各需多少拍才能得到全部结果?(1)①、②和③串行执行。
(2)①和②并行执行后，再执行③。
(3)采用链接技术。
五、综合应用题 (本大题共2小题，每小题l0分，共20分)请在答题卡上作答。
28．设中断级屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如题27表所示。
(1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么?(2)如果所有的中断处理各需3个单位时间，中断响应和中断返回时问相对中断处理时问少的多。
当计算机正在运行用户程序时，同时发生第2、3级中断请求，过两个单位时问后，又同时发生1、4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。
29．若有下述程序：U=A+BV=U*BW=U／AX=V-WY=V／AZ=X+Y试用FORK、JOIN语句将其改写成可在多处理机上并行执行的程序。
假设现为两台处理机，且除法速度最慢，加、减法速度最快。
2015年4月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码 02325)本试卷共3页，满分l00分，考试时间l50分钟。
考生答题注意事项：1．本卷所有试题必须在答题卡上作答。
答在试卷上无效，试卷空白处和背面均可作草稿纸。
2．第一部分为选择题。
必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。
3．第二部分为非选择题。
必须注明大、小题号，使用0.5毫米黑色字迹签字笔作答。
4。
合理安排答题空间，超出答题区域无效。
第一部分选择题一、单项选择题(本大题共l0小题，每小题l分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡’的相应代码涂黑。
未涂、错涂或多涂均无分。
自考赢家1. 将汇编语言源程序变换成机器语言目标程序的方法是A．编译程序解释 B．汇编程序解释 C．编译程序翻译 D．汇编程序翻译2．下列各项中对机器语言程序员透明的是A．中断字寄存器 B．主存地址寄存器 C．通用寄存器 D. 条件码寄存器3. 浮点数尾数基值rm=8，尾数的计算机位数为6，可表示的规格化最小正尾数为A．1／2 B. 1／4 C. 1／8 D．1／644. 主存出错引起的中断类型属于A. 机器校验中断 B．访管中断 C．程序性中断 D. 外中断5. 页式虚拟存储器常用的地址映像方式是A. 全相联映像 B．段相联映像 C．直接映像 D．组相联映像6. 下列各项中不影响主存命中率的因素是A. 页地址流 B．页面调度策略 C．主存的容量 D. 辅存的容量7．下列说法不正确的是A. 线性流水线只能是单功能流水线 B．非线性流水线是多功能流水线C．静态流水线只能是单功能流水线 D．动态流水线是多功熊流水线8. 对于N=8的互连网络，处理单元编号为0～7，当用PM2+1互连函数时，下列正确的是A．(6 4 2 0)(7 5 3 1) B．(0 2 4 6)(1 3 5 7)C．(0 1 2 3)(4 5 6 7) D．(7 6 5 4)(3 2 1 0)9．机间互连的多端口存储器形式适合应用于A．紧耦合多处理机系统 B．机数很多的多处理机系统c．机数较少的多处理机系统 D. 松耦合多处理机系统10．Amdahl 470V／6属于A．向量流水机 B．标量流水机 C．并行处理机 D．阵列机第二部分非选择题二、填空题(本大题共l0小题，每小题2分，共20分)请在答题卡上作答。
11．从计算机处理数据的并行性看，由低到高的并行等级有位串字串、位并字串、_______和_______。
12．计算机系统层次结构中，“机器”被定义为是能存储和执行相应语言程序的_______和_______的集合体。
13．计算机的_______类指令和_______结构主要是按机器有什么样的数据表示来确定的。
14．在满足性能前提下，可以通过用线的_______、_______及并／串一串／并转换减少总线数量。
15．中断系统的性能主要是要有高的中断_______和中断处理的_______。
16．虚拟存储器根据不同存储映像算法，存储管理方式主要有_______页式和 _______。
17. 为了提高Cache的命中率，Cache的预取算法有_______和_______预取法两种。
18．数相关不只是会发生在_______空间，还会发生在_______空间。
19．全局相关指的是已进入流水线的_______指令和_______指令之间的相关。
20．多处理机实现的是_______ 或_______闻的并行。
三、简答题 (本大题共5小题，每小题6分，共30分)请在答题卡上作答。
21．简述软件兼容的定义及系列机对软件兼容的要求。
22．简述CISC存在的问题。
23．简述集中式独立请求方式的总线分配过程。
24．简述任务粒度的大小对多处理机性能和效率的影响。
25．简述脉动阵列结构的特点。
四、简单应用题 (本大题共2小题，每小题l0分，共20分)26．设主存每个分体的存取周期为2μs，宽度为4个字节。
采用模m多分体交叉存取，但实际频宽只能达到最大频宽的0．6倍。
现要求主存实际频宽为4MB／s，问主存模数m应取多少方能使两者速度基本适配?(其中，m取2的幂)27. 假设指令的解释分取指、分析与执行3步，每步的时间相应为t取指、t分析、t执行，分别计算下列情况下，执行完100条指令所需时间的一般关系式：(1)顺序方式；(2)仅“执行k”与“取指k+1”重叠；(3)仅“执行k”、“分析k+1”与“取指k+2”重叠。
五、综合应用题(本大题共2小题，每小题l0分，共20分)28．采用组相联映像、LRU替换算法的Cache存储器，发现等效访问速度不高，为此建议：(1)增大主存容量；(2)增大Cache中的块数(块的大小不变)；(3)提高Cache器件本身的访问速度。
试问分别采用上述措施后，对等效访问速度可能会有什么样的变化，变化趋势如何?29．在多处理机上求解E=a*(b+c*(d+e))+f*(g+h*l*)利用减少树高来尽可能加快运算速度。
(1)画出在3台处理机上并行运算的树形流程图；(2)求P=3时，运算级数耳，单处理机串行级数T P，加速比S P，和效率E P。
2014年10月高等教育自学考试全国统一命题考试计算机系统结构试卷(课程代码02325)本试卷共3页，满分l00分，考试时间l50分钟。
