絕密★啟用前2020年10月高等教育自學考試全國統(tǒng)一命題考試計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（課程代碼02325）注意事項：本試卷分為兩部分，第一部分為選擇題，第二部分為非選擇題。應考者必須按試題順序在答題卡（紙）指定位置上作答，答在試卷上無效。涂寫部分、畫圖部分必須使用2B鉛筆，書寫部分必須使用黑色字跡簽字筆。第一部分選擇題一、單項選擇題：本大題共10小題，每小題1分，共10分。在每小題列出的備選項中只有一項是最符合題目要求的，請將其選出。1.在多用戶機器中，應用程序員不能使用的指令是A.“訪管”指令 ,? B.“訪存”指令C.“啟動I/O”指令 D.一、單項選擇題：本大題共10小題，每小題1分，共10分。在每小題列出的備選項中只有一項是最符合題目要求的，請將其選出。1.在多用戶機器中，應用程序員不能使用的指令是A.“訪管”指令 ,? B.“訪存”指令C.“啟動I/O”指令 D.“算術運算”指令浮點數(shù)機器字長和尾數(shù)位數(shù)一定時，如果尾數(shù)基值砧增大，則運算中的精度損失和表示的精度分別會A.減少和降低B.増大和提髙機器指令執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)異常引起的中斷是A.機器校驗中斷 B.I/O中斷與虛擬存儲器的等效訪問速度矛:*的是A.主存的容量 B.頁而錮拉流2.3.4.6.7.C.增大和降低D.減少和提髙C.程序性中斷G.頁面調(diào)度策略“一次重疊”中消除“指令相關”，下列方法中最佳的是A.不準在程序執(zhí)行過程中修改指令C.推后下一條指令的執(zhí)彳亍程序在主存中的定位技術不但輯A.靜態(tài)再定位C.虛實地址映像表D.外中斷D-輔存的容址B.増設相關專用通路D.推后下一條指令的分析B.動態(tài)再定位

D.自動再定位現(xiàn)有0~15編號的16個處理器釆用PM2.3單級網(wǎng)絡互連，則與13號處理器相連的處理器編號是A.IB.5C.7D.14下列關于多處理機系統(tǒng)的任務粒度描述，不正確的是任務粒度的大小,會顯著影響多處理機宙衫値和效率任務粒度過小，系統(tǒng)的并行度會提高,則性能會提高任務粒度過小，系統(tǒng)的輔助開銷增大,則性能會下降任務粒度過大，系統(tǒng)的并行度會降低,則性能會下降下列關于數(shù)據(jù)流計算機的描述不疋噸的是A.數(shù)據(jù)流計算機的主要目的是丹亍畦高對操作級并行的開發(fā)水平B-數(shù)據(jù)流計算機擅長處理具冇很強數(shù)據(jù)相關R并行性不高的任務數(shù)據(jù)流計算機需要花費較多的輔助開銷和存儲空間用于數(shù)據(jù)建立、識別和處理標記數(shù)據(jù)流計算機對標量運算非常有利，而對數(shù)組、遞歸及其他高級操作較難管理能夠被硬件識別并執(zhí)行的程序是A.微指令程序 B.高級語言程序C.匯編語言程序 D.人工智能語言程序第二部分非選擇題二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。1L計算機系統(tǒng)設計的主要任務包括?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 和 的設計。12.從多級層次結(jié)構(gòu)出發(fā)，計算機系統(tǒng)設計的方法包括“ ”設計、" ”設計和“從中間開始向兩邊”設計。根據(jù)信息傳送方式的不同，通道可分為 通道、 通道和選擇通道。14.當Cache塊失效，將主存塊裝入Cache又出現(xiàn)Cache塊沖突時.Cache存儲器采用的替換算法有 法或 算法。15.部件內(nèi)部的各個處理子部件之間的流水稱為 ，而處理機的各部件之間的流水則稱為 0中斷響應次序是用 硬件實現(xiàn)，中斷處理次序可以通過設置的 寄存器的值加以改變。交換開關的連接方式包括 、上播和下播。標扯流水線處理機解決全局相關問題的方法包括 加快和提前形成條件碼、 和加快短循環(huán)程庁的處理。對稱多處理機的各個處理器的地位是均等的，"以同等地訪問 、 和運行操作系統(tǒng)。 超標蛍處理機是利用 ，設置多個執(zhí)行部件寄存器堆端口，而超流水線處 理機則是側(cè)重開發(fā) ，在公共的便件上采用較短的時鐘周期來提高速度。三、 簡答題：本大題共5小題，每小題6分，共30分。簡述總線控制的三種方式及各需要增加用于總線控制的控制線根數(shù)。簡述提出虛擬存儲器的原因并根據(jù)存儲映像算法的不同寫出虛擬存儲器主要的三種存儲管理方式。簡述陣列處理機與流水線處理機的區(qū)別。簡述設計RISC計算機的基本技術c簡述多處理機的概念并根據(jù)硬件構(gòu)形不同寫出多處理機的兩種類型”四、 簡單應用題：本大題共2小題，毎小題10分，共20分。有一個由Cache和主存組成的兩級存儲系統(tǒng)：主存的容量為100MB,訪問時間為200ns,主存每MB的價格為1元;Cache的容量為4MB,訪問時間為10ns,Cache每MB的價格為50元。該系統(tǒng)運行某程序,在一段時間內(nèi)，訪問Cache的次數(shù)為1980次，訪問主存的次數(shù)為20次。要求：計算該存儲系統(tǒng)每MB的平均價格。計算系統(tǒng)運行該程序時Cache的命中率。計算該存儲系統(tǒng)的平均訪問時間。計算該存儲系統(tǒng)的訪問效率。實現(xiàn)8個處理単元互連的PM2I單級網(wǎng)絡,要求：寫出所有單級PM2T互連函數(shù)的一般式。5號處理單元用PM2I單級網(wǎng)絡可將數(shù)據(jù)直接傳送到哪些處理單元上？該PM2I單級網(wǎng)絡中兩個處理單元的最大距離是多少？五、 綜合應用題：本大題共2小題，每小題10分.共20分。設有如下匕，優(yōu)的累加和程序段：K】=虬+化k3=k3+k4K5=K5+K6Ki=K】+K3虬=K】+K試用FORKJOIN語句將其改寫成可在多處理機上并行執(zhí)行的程序。畫出該程序在2臺處理機的系統(tǒng)上運行的時間關系示意圖。有一個5段的單功能非線性流水線，各段執(zhí)行時間均為At,需經(jīng)7At才能完成一個任務,其預約表如題29表所示：分別寫出延遲禁止表F、初始沖突向童C。畫出流水線狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。(3)求出最小平均延遲及其調(diào)度時的最佳方案o題29表時間功能濟、I2341567S1VVS2VVS3VVS4VVS5VV設某計算機系統(tǒng)配有四臺性能相同的彩色顯示器、一臺激光打印機和一臺彩色繪圖儀，則系統(tǒng)為此配置的驅(qū)動程序數(shù)是A.I B.2C.3 D.6第二部分非選擇題二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。單道批處理操作系統(tǒng)的特點包括： 、 和單道性。進程的基本狀態(tài)有 、執(zhí)行態(tài)和就緒態(tài)等三種。某時刻3個生產(chǎn)者和5個消費者同時使用管程PC,則此時該管程中有 個活躍進程。在對稱多處理器系統(tǒng)中，進程到處理器的分配通常有兩種方式，第一種分配方式是 ,第二種分配方式是 ,其中采用第二種分配方式時，進程在運行過程中可以在不同的處理器之間切換。虛擬存儲系統(tǒng)中，當訪問內(nèi)存而發(fā)現(xiàn)所需要的內(nèi)容不在內(nèi)存時， 機構(gòu)會產(chǎn)生信號，CPU則中斷當前控制流的執(zhí)行，然后逬行相應的處理，完成諳求調(diào)頁。系統(tǒng)中進程數(shù)量太多，每個進程能分配的頁框太少，進程運行過程中頻繁請求調(diào)頁，這種現(xiàn)象稱為 。假設系統(tǒng)中有3個空閑區(qū)，各自的空閑分區(qū)號、起始地址、大小分別為：1,20KB,150KB;2,250KB,120KB;3,420KB,50KB?，F(xiàn)有作業(yè)A要求100KB,采用最佳適應算法，那么從分區(qū)號 中分配空間給作業(yè)A,分配后剰下的空闈分區(qū)數(shù)為 o 釆用二級分頁的存儲管理系統(tǒng)中，若邏輯地址用32位表示，其中高10位表示頁目錄號，中間L0位表示頁號，低12位表示頁內(nèi)偏移,那么邏輯分頁大小為 ,一個進程的邏輯地址空間大小最大為 。文件類型中的正規(guī)文件包含用戶信息，一般分為 件和 件。采用中斷控制的工作方式，可以提高CPU的 和 。三、 簡答題：本大題共5小題，每小題4分，共20分。列出線程控制的四項基本操作功能。寫出松弛度的概念及其公式，簡述最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法的實現(xiàn)方法。什么叫程序裝入的重定位？從是否需要硬件支持，以及各自物理地址的計算方法角度比較靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位的區(qū)別。使用文件系統(tǒng)時，通常要進行CLOSE操作，這樣做的目的是什么?什么是設備獨立性，弓|入設備獨立性的好處有哪些？四、綜合題：本大題共4小題，每小題10分，共40分。某直播網(wǎng)站，聲卡采集一段聲音到緩存區(qū)中，攝像頭采集一段視頻放到緩存區(qū)中，音頻廣播模塊負責將緩存區(qū)中的音頻廣播到網(wǎng)絡上，視頻廣播模塊負責將緩存區(qū)中的視頻廣播到網(wǎng)絡上。該網(wǎng)站中只有一個緩存區(qū)，某時刻只能存一段音頻或一段視頻數(shù)據(jù)。用記錄型信號量機制實現(xiàn)它們之間的同步機制。其中putinbuffer()?數(shù)用于將數(shù)據(jù)放到緩存區(qū)中，fetcbfrombuffer()g數(shù)用于從緩存區(qū)中取出數(shù)據(jù)。下面給出部分代碼，在答題卡中填寫(1)~(10)空白處的代碼。注：每空一條語句代碼。structsemaphorebufmtx,anum,vnum;//分別表示緩存區(qū)存取互斥量、緩存區(qū)中音頻數(shù)據(jù)段數(shù)、緩存區(qū)中視頻數(shù)據(jù)段數(shù)的信號量bufhitx.value=l;⑴ ；(2) ;voidaudiocollect()(//咅頻釆集iwhile(true)collectaudioQ；〃采集音頻敬據(jù)⑶putinbuffer();⑷—.//把音頻放到緩沖區(qū).}voidvideocollectO〃視頻采集(while(true)collectvideo();//采集視頻數(shù)據(jù)(5) ;

putinbufferO；//(6)把視頻放到緩沖區(qū)}}voidaudiobroadcastQ//音頻廣播while(true)(7)fetchfrombufiferO;⑻putinbufferO；//(6)把視頻放到緩沖區(qū)}}voidaudiobroadcastQ//音頻廣播while(true)(7)fetchfrombufiferO;⑻sendaudioQ；//把緩沖區(qū)中的音頻取出〃將數(shù)據(jù)以音頻格式廣播到網(wǎng)上}voidvideobroadcastO//視頻廣播while(true)(9)//把緩沖區(qū)中的視頻取出//將數(shù)據(jù)以視頻格式廣播到網(wǎng)上fetchfrombufferO；//把緩沖區(qū)中的視頻取出//將數(shù)據(jù)以視頻格式廣播到網(wǎng)上(10)sendvideoO；)}有5個進程，它們進入系統(tǒng)時間、優(yōu)先數(shù)（優(yōu)先數(shù)小者優(yōu)先級高）以及需要的運行時間如題37表所示：題37表進程名P1P2P3P4P5到這時問02345優(yōu)先數(shù)43521運行時間43561當系統(tǒng)分別采用短進程優(yōu)先調(diào)度算法、優(yōu)先權調(diào)度算法時，試寫出進程的執(zhí)行順序,并計算各個進程的周轉(zhuǎn)時間以及平均周轉(zhuǎn)時間。某頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)中，頁面大小為1KB,某進程共4頁，只分配3個內(nèi)存頁框，并按照下列地址順序引用內(nèi)存單元：3635、1584、3892、2140、3632、1100、3640、0040、2148、1700、2145、3209、1002、1110(均為十進制數(shù)),而進程剛開始運行時內(nèi)存中尚未裝入任何頁。根據(jù)上述地址，寫出進程的頁面走向。如果某時刻進程第1、2、3頁分別被分配到內(nèi)存第4、6、7個頁框中，將邏輯地址2140轉(zhuǎn)換成物理地址。釆用FIFO算法時，缺頁次數(shù)是多少？采用LRU算法時，缺頁次數(shù)是多少？若某磁盤共有200個磁道，編號為0-199。如果磁頭當前正在96磁道處服務，向磁道號加方向訪問，則對于請求隊列:175、52、157、36、159、106、108、72,求在下列磁盤調(diào)度算法下的服務順序和磁頭平均尋道長度。(計算結(jié)果保留2位小數(shù))先來先服務算法(FCFS);最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)。絕密★啟用前2020年10月高等教育自學考試全國統(tǒng)一命題考試計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評分參考（課程代碼02325）一、 單項選擇題：本大題共10小題，每小題1分，共10分。C 2.A3.C 4.D5.A 6.D 7.B 8.B 9.B 10. A二、 填空題：本大題共10小題，每小題2分，共20分。組成，實現(xiàn)（順序可更改）由上而下（或由頂向底），由下而上（或由底向頂）（順序可更改）字節(jié)多路，數(shù)組多路（順序可更改）FIFO（先進先出），LRU（或近期最少使用）（順序可更改）部件級流水,處理機級流水排隊器，中斷級屏蔽位直連，交換（順序可更改）猜測法，延遲轉(zhuǎn)移（順序可更改）共享存儲器,1/0設備（順序可更改）資源重復，時間并行性三、 簡答題：本大題共5小題，每小題6分，共30分?？偩€控制的三種方式有串行鏈接，（1分）定時查詢（1分）和獨立請求（1分）串行鏈接需增加3根控制線；（1分）定時查詢需增加2+[1。早2暈]根控制線；（1分）獨立請求需增加2N+1根控制線。（1分）虛擬存儲器是因主存容量滿足不了要求而提出來的。（3分）根據(jù)存儲映象算法的不同，主要可分為段式管理,（1分）頁式管理（1分）和段頁式管理。（1分）（1）陣列處理機利用的是資源重復，流水線處理機利用的是時間重疊；（2分）（2） 陣列處理機利用的是并行性中的同時性，流水線處理機利用的是并行性中的并發(fā)性;（2分）（3） 陣列處理機使用簡單、規(guī)整的互連網(wǎng)絡來確定處理單元之間的連接，流水線處理機的功能部件一般比較固定。（2分）（1）按照設計RISC的一般原則來設計;（1分）（2） 邏輯實現(xiàn)上采用硬聯(lián)和微程序結(jié)合；（1分）（3） 在CPU中設置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口；（1分）（4） 指令采用流水和延遲轉(zhuǎn)移；（1分）（5） 采用Cache分別存放指令和數(shù)據(jù)；（1分）計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評分參考第1頁（共3頁）計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評分參考第計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題答案及評分參考第#頁（共3頁）（6）優(yōu)化設計編譯系統(tǒng)。（1分）多處理機是指有兩臺以上的處理機，（1分）共享隕轅韻子系統(tǒng)，（1分）機間經(jīng)共享主存或高速通信網(wǎng)絡通信,（1分）在統(tǒng)一操作系統(tǒng)控制下,協(xié)同求解大而復雜問題的計算機系統(tǒng)。（1分）根據(jù)硬件構(gòu)形不同,多處理機可分緊耦合（1分）和松耦合（1分）兩種。四、 簡單應用題：本大題共2小題，每小題10分，共20分。解:主存容量雜皂=100MB,主存訪問時間栽皂=200ns,單位價格悅皂=1元/MB,訪問主存的次數(shù)Nm=20（1分）Cache容量S糟=4MB,Cache訪問時間T糟=10ns，單位價格C糟=50元/MB,訪問Cache的次數(shù)N糟=1980（1分）（1） 每MB的平均價格悅粵=Cm雜垣雜雜=】伊盟垣緣源伊4=104抑2.88元（2分）（2） 命中率H=—暈一=—堡園一=99%（2分）'丿叩丁乎 Nc+Nm1980+20v刀丿（3） 平均訪問時間Ta=HT糟+（1-H）Tm=0.99*10+0.01*200=11.9ns（2分）（4） 訪問效率e=Tc/TA=10/11.9抑84%（2分）解：（1）該PM2I單級網(wǎng)絡共有5種不同的互連函數(shù)。PM2+0（j）=j+1mo