1、简述软、硬件取舍的基本原则。

2、简述系列机思想对计算机发展的意义和系列机软件兼容的要求。

3、简述编译程序设计者要求指令系统应具有的特性。

4、简述中断分成优先级的原因及分级的方法。

5、简述更新主存内容的写回法和写直达法的基本原理。

6、简述计算机功能分别用硬件实现和软件实现的优点和缺点。

7、简述数据描述符和标志符的差别。

8、简述面向高级语言的优化实现改进 CISC指令系统的途径。

9、简述中断系统的主要功能和要求。

10、简述数据流计算机存在的问题。


11、21．简述模拟和仿真的区别。

12、22．简述标志符数据表示的主要优点。

13、23．简述总线独立请求控制方式的优点和缺点。

14、24．简述 Cache 存储器地址映像、地址变换的概念以及映像规则的选择要求。

15、25．简述机群系统比起传统的并行处理系统所具有的优点。

16、

答 ：

17、

答 ：

18、

答 ：

19、

答 ：


20、


21、

答 ：

22、

答 ：

23、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。

24、简述 RISC 设计基本原则

1. 确定指令系统时，只选择使用频率高的指令 ，增加少量支持其他语言的指令
2. 减少指令寻址方式总类
3. 让所有指令都在一个周期内完成
4. 扩大通用寄存器数，尽量减少访存
5. 大多数指令用硬联控制，少数用微程序控制
6. 通过精简和优化编译程序，检单有效支持高级语言的程序编译

25、简述数组多路通道的数据传送方式原理

1. 数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备
2. 通道在每选择完一台设备后 ，会连续传送固定 N 给字节，才释放总线
3. 以成组方式轮流交叉地为多台磁盘等高速设备服务
4. 某台设备要选传送 n 个字节数据，必须申请 n/N 次总线

26、简述总线控制的集中式独立请求的优点和缺点

优点：

1. 总线分配速度块
2. 所有部件的总线请求同时到达总线控制器 ，
3. 控制器可以使用程序可控的预定方式、自适应方式、循环方式灵活确定下一个使用总线
   的部件
4. 方便隔离失效部件的请求
   缺点：
5. 控制线数量过大，为控制 N 台设置需要 2N+1 根控制线， 总线控制器要复杂的多

27、简述提高模 m 值，影响主存实际频宽的因素及结果

1. 对模 m 交叉，若都是顺序存取，效率可提高到 m 倍
2. 若出现 转移 ，效率下降
3. 数据的顺序性比指令要差，实际的频宽可能要低一些
4. 工程实现上由于模 m 越大，存储器数据总线越长，总线上并联负载越多，
   会导致传输延迟增加
5. 因此提高模 m 值能提高主存系统的最大频宽 ,但主存实际频宽并不随 m 增大而线性提高

28、简述规约机结构的特点

1. 归约机应当是 面向函数式编程
2. 具有大容量物理存储器 并采用大虚存的虚拟存储器， 具备高效的动态存储分配和管理的
   软硬件支持
3. 最好采用树形方式的 互连结构
4. 处理部分应当是具有多个处理机并行的结构方式
5. 尽量把运行的各种节点紧靠该进程所需用的数据安排

29、简述软硬件取舍的基本原则

1. 应考虑在现有硬件、器件的条件下 ，系统要有高的性能价格比， 主要从实现费用、速度
   和其他性能要求综合考虑
2. 要考虑到准备采用和可能采用的组成技术 ，使之尽可能不要过多或不合理地限制 各种组
   成、实现技术的采用
3. 不能仅从硬的角度考虑如何便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的进展 ，还要
   从软的角度把如何为 操作系统的实现以及高级语言的设置提供更多的支持放在首位

30、简述系列机思想对计算机发展的意义和系列机软件兼容的基本要求

1. 系列机可以较好的解决软件设计环境要求相对稳定，器件、硬件、组成技术飞速发展的
   矛盾
2. 使软件可以丰富积累，使软件产量质量不断提高
3. 器件、 硬件和组成可以不断更新， 使之短期内可以提供性能更好， 价格更便宜的新机器，
   有力地促进计算机的发展
4. 系列机软件兼容的要求是必须实现软件的向后兼容，力争做到向前兼容

31、简述编译程序设计者要求指令系统应具有的特性

1. 可扩展性
2. 可组合性
3. 规整性
4. 独立性
5. 对称性
6. 正交性

32、简述中断分成优先级的原因及分级的方法

1. 原因 : 各中断源是相互独立且随机发出中断请求，当有多个中断源同时发出中断
   请求 ，cpu 只能响应优先级高的请求
2. 分级方法：主要是根据中断的性质： 紧迫性，重要性及处理软件的方便性 分成若干
   优先级

33、简述更新主存内容的写回法和写直达法的区别

1. 写回法： cpu 执行写操作时，信息只写入 cache，仅当需要替换时，才将改写过的
   Cache块先写回主存， 然后再调入新块
2. 写直达法： 当处理机写入 cache 时，也通过通路直接写入主存

34、简述软件移植中采用系列机途径的办法及优点

1 方法： 在软、硬件界面上设定好一种系统结构 ，软件设计者按照此设计软件，硬件设
计者 根据机器速度、性能、价格的不同 ，选择不同器件、硬件和组成、实现技术， 研制并提
供不同档次的机器。
2 优点： 较好地解决了软件环境要求相对稳定和硬件、器件技术迅速发展的矛盾 ；软件
环境相对稳定就可不断积累、丰富、完善软件，使软件产量、质量不断提高，同时又能不断
采用新的器件和硬件技术，使之短期内即 可提供新的、性能不断提高的机器。

35、简述堆栈计算机的概念及其特点

1 有堆栈数据表示的机器称为堆栈机器 ；
2 有高速寄存器组成的硬件堆栈，使堆栈的访问速度是寄存器的，容量是主存的 ；
3 丰富的堆栈指令，直接对堆栈中的数据进行各种运算；
4 有力地支持高级语言程序的编译 ；
5 有力地支持子程序的嵌套和递归调用。

36、简述集中式串行链接方式的总线分配过程

1 所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发出要求使用总线的申请 ；
2 只有当“总线忙”信号未建立时 ，送出“总线可用”信号，串行送往各部件；
3 未发“总线请求”信号的部件将“总线可用”信号继续传给下一个部件 ；
4 发过“总线请求”信号的部件 停止发送“总线可用”信号 ；
5 该部件建立“总线忙”信号并去除“总线请求”信号 ，获得总线的使用权，此次总线分配结束。

37、简述多处理机主从操作系统的优缺点
1 优点： 结构比较简单； 整个管理程序只在一个处理机上运行 ，一般都不必是可再入的；只有一个处理机访问执行表，简化了管理控制的实现 。
2 缺点：对主处理机的 可靠性要求较高 ；整个系统显得不够灵活 ；如果主处理机负荷过
重，影响整个系统性能。

38、简述机群系统与传统的并行处理系统相比较所具有的优

点
1 系统有高的性能价格比；
2 系统的开发周期短；
3 系统的可扩展性好；
4 系统的资源利用率高；
5 用户投资风险小；
6 用户编程方便。

39、述计算机功能分别用硬件实现和软件实现的优点和

缺点。

1. 硬件：速度块，灵活性差， 性能好
2. 软件 : 速度慢，灵活性好， 性能差

40、简述数据描述符和标志符的差别。

标识符是和每个数据相连的，合存在一个存储单元内，描述单个数据的类型特征。
数据描述符是和数据分开存储， 用于描述所要访问数据的整块还是单个的 ，访问该数据块或数据元素所要的地址以及其他信息 等

41、简述面向高级语言的优化实现改进 CISC 指令系统的
途径。

1. 通过对源程序中各种高级语言语句的使用频度进行统计来分析改进
2. 如何面向编译，优化代码生成来改进
3. 改进指令系统时，使它与各种语言间的语义差距有同等的缩小
4. 采用让计算机具有分别面向多种指令系统，多种系统结构问题的动态自寻优的计算机系统
5. 发展高级语言计算机

42、简述中断系统的主要功能和要求

功能：

1. 中断请求的保护与清除
2. 优先级的确定
3. 中断断点及现场的保护
4. 对中断请求的分析和处理以及中断返回
   要求：
5. 高的中断响应速度
6. 中断系统的灵活性

43、简述数据流计算机存在的问题。

1. 如果题目数据相关性强，内涵并行性不多，比传统的冯诺依曼机效率低
2. 数据流计算机为给数据建立，识别，处理需要花费较多的辅助开销和较大的存储空间
3. 不保存数组
4. 变量代表数值，程序员无法控制存储分配
5. 互连网络设计困难，输入 /输出系统不够完善
6. 没有程序计数器，给诊断和维护带来困难

44、简述系列机思想对计算机发展的意义和系列机软件兼容的基本要求

1.系列机可以较好的解决软件设计环境要求相对稳定，器件、硬件、组成技术飞速发展的矛
盾
2.使软件可以丰富积累，使软件产量质量不断提高
3.器件、硬件和组成可以不断更新，使之短期内可以提供性能更好， 价格更便宜的新机器，
有力地促进计算机的发展

45、简述 RISC 设计基本原则

1.确定指令系统时，只选择使用频率高的指令 ，增加少量支持其他语言的指令
2.减少指令寻址方式总类
3.让所有指令都在一个周期内完成
4.扩大通用寄存器数，尽量减少访存
5.大多数指令用硬联控制，少数用微程序控制
6.通过精简和优化编译程序，检单有效支持高级语言的程序编译

46、简述串行链接总线控制方式的优缺点

1. 选择算法简单
2. 总线控制分配的控制线少，只需 3 根，且不取决于部件的数量
3. 部件增减容易
4. 可扩展性好
5. 逻辑简单，容易通过重复设置提高可靠性

47、简述多处理机与阵列机在并行等级，硬件，算法，和

系统管理上的区别

1. 并行等级不同，阵列处理机主要针对向量，数组，实现向量指令操作级的并行，是开发
   并行性中的同时性
2. 多处理机实现的是 作业或任务间的并行 ，开发并行性中的并发性
3. 硬件结构上多处理机中 要用多个指令部件控制 ，通过共享主存 或机间互连网络 实现异步
   通信
4. 在算法上，要挖掘更多通用算法中的并行性
5. 在系统管理上，要更多 依靠操作系统软件等手段 ，有效解决资源管理

48、简述控制驱动的控制流方式和数据驱动的数据流方式

的特点
控制流：

1. 通过访问共享存储单元让数据在指令间传递
2. 指令执行顺序隐含于控制流中
3. 指令执行顺序受程序计数器控制
   数据流：
4. 没有通常的共享变量概念
5. 指令执行顺序只受指令中的数据相关性制约
6. 数据以数据令牌方式直接在指令之间传递

49、简述模拟和仿真的区别。

解释用的语言不同
模拟：用机器指令解释， 解释程序在主存中
仿真：用微程序解释， 解释程序存储于控制存储器中

50、简述标志符数据表示的主要优点。

1. 简化了指令系统、程序设计和编译程序
2. 便于实现一致性校验
3. 能由硬件自动变化数据类型
4. 支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求
5. 为软件调试和应用软件开发提供了支持

51、简述总线独立请求控制方式的优点和缺点。

优点：
1.总线分配速度块
2.所有部件的总线请求同时到达总线控制器 ，
3.控制器可以使用程序可控的预定方式、自适应方式、循环方式灵活确定下一个使用总线的
部件
4.方便隔离失效部件的请求
缺点：
1.控制线数量过大，为控制 N 台设置需要 2N+1 根控制线， 总线控制器要复杂的多

52、简述 Cache 存储器地址映像、 地址变换的概念以及映像规则的选择要求

1. 地址映像指每个主存块按某种规则存入 Cache中
2. 地址变换是每次访 Cache 时怎么样将主存地址变换成 Cache地址
3. 选择要求：除了看所用地址映像和变换硬件是否

53、简述机群系统比起传统的并行处理系统所具有的优点。

1 系统有高的性能价格比；
2 系统的开发周期短；
3 系统的可扩展性好；
4 系统的资源利用率高；
5 用户投资风险小；
6 用户编程方便。

54、简述指令字格式优化的措施

1. 采用扩展操作码
2. 采用多种寻址方式
3. 采用 0，1，2， 3 多种地址制
4. 在同种地址制内采用多种地址形式
5. 使用多种不同指令字长度

55、简述引入数据表示的原则

1. 看系统效率是否有显著提高 ，包括实现时间和存储空间的减少；
2. 看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高 。如果只对某种数据结构
   的实现效率高、而对其他数据结构的实现效率低，将导致性价比下降

56、简述数组多路通道数据传输方式

1.数组多路通道适合连接多台磁盘等高速设备
2.通道在每选择完一台设备后 ，会连续传送固定 N 给字节，才释放总线
3.以成组方式轮流交叉地为多台磁盘等高速设备服务
4.某台设备要选传送 n 个字节数据，必须申请 n/N 次总线

57、简述机群系统相对于传统的并行系统的优点

1 系统有高的性能价格比；
2 系统的开发周期短；
3 系统的可扩展性好；
4 系统的资源利用率高；
5 用户投资风险小；
6 用户编程方便。

58、简述 SIMD 系统的互连网络的设计目标

1. 结构不要过于复杂，以降低成本
2. 互联要灵活，以满足算法和应用的需求
3. 处理单元间信息交换所需步数尽可能少，以提高速度性能
4. 能用规整单一的基本部件组成，以满足系统的可扩展性

59、简述数据描述符和标志符的差别

标识符是和每个数据相连的，合存在一个存储单元内，描述单个数据的类型特征。
数据描述符是和数据分开存储， 用于描述所要访问数据的整块还是单个的 ，访问该数据块或数据元素所要的地址以及其他信息 等

60、简述软、硬件功能分配比例对计算机系统性能的影响

1. 提高硬件功能的比例可以增加程序解题速度，减少程序所需的存储空间
2. 但会增加硬件成本、降低硬件利用率
3. 降低计算机系统的灵活性
4. 提高软件功能比例可以降低硬件成本
5. 提高系统的灵活性
6. 但解题速度会下降，软件设计费用和所需存储器空间会增加

61、简述中断分类的根据和分类的目的

分类根据：

1. 把中断源性质相近、中断处理过程类似的分为一类
   分类目的：
2. 减少中断处理程序的入口
3. 每一类给一个中断服务程序总入口
4. 再由软件分支转入相应的中断处理部分
5. 可以减少中断服务程序入口的地址数量

62、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

1. 指令重叠解释是指在解释第 k 条指令的操作完成前，就可以开始解释第 k+1 条指令
   实现重叠解释必须满足：
   1 解决访存的冲突、
   2.解决分析与执行操作的并行、
   3.解决分析与执行操作控制上的同步
   4.解决指令间相关的处理

63、简述数据流计算机存在的问题

1.如果题目数据相关性强，内涵并行性不多，比传统的冯诺依曼机效率低
2.数据流计算机为给数据建立，识别，处理需要花费较多的辅助开销和较大的存储空间
3.不保存数组
4.变量代表数值，程序员无法控制存储分配
5.互连网络设计困难，输入 /输出系统不够完善
6.没有程序计数器，给诊断和维护带来困难

64、简述软件兼容的定义及系列机对软件兼容的要求

1. 定义：机器语言程序及编译程序都能不加修改地通用于各档机器。
   要求：
   1.软件能够向上和向前兼容
   2.同一系列内的机器一般应做到向上兼容
   3.系列机软件必须保证向后兼容，力争向上兼容

65、简述 cisc 存在的问题

1. 指令系统庞大
2. 指令操作复杂，执行速度低
3. 高级语言编译程序选择目标指令范围太大、难以优化生成高效机器语言程序，编译程序
   也太长，太复杂
4. 很多指令利用率低，增加设计人员的负担，降低系统性能价格比

66、简述集中式独立请求方式的总线分配过程

1. 部件发送总线请求信号到总线控制器
2. 总线闲时，总线控制器根据算法决定部件的使用权
3. 通过总线准许线送回准许信号到部件，清楚其请求
4. 建立总线已分配，该部件获得总线使用权，分配结束

67、简述任务粒度大小对多处理机性能和效率的影响

1. 任务粒度过小，辅助开销大，系统效率低
2. 任务粒度过大，并行性低，性能不会太高
3. 要合理选择任务粒度大小，采取措施减少辅助开销，保证
   系统性能随处理机数目增大有较大提高

68、简述脉动阵列结构的特点

1. 结构简单，模块化强，便于扩充
2. PE间数据通信距离短
3. 具有极高的计算机并行性
4. 阵列与外界 I/O 通信 l 量少，降低了对主存系统与 I/O 系统频宽的要求
5. 脉动阵列结构与特定的计算机任务与算法密切相关，具有专用性

69、简述器件发展对系统结构和组成的影响

1. 器件集成度提高，机器主频和速度也有数量级的提高
2. 器件可靠性的提高，保证流水技术的出现
3. 半导体存储器的出现，是解题速度提高的高速缓存存储器和虚拟存储器的概念实现
4. 现场行 PROM出现，微程序技术得以实现
5. 高速相联存储器的实现，促进相联处理机的发展，推动向量机，数组机和数据库机的发展

70、简述设计 RISC 结构的重叠存储器窗口技术

1. 为减少访存，尽量让指令的操作在寄存器进行，以提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式
2. 减少过程调用中为保存主调过程现场，建立被调过程新现场，以及返回时恢复主调过程现场所需的辅助操作
3. 为了能更简单直接地实现过程间的参数，让每个过程用一个有限量的寄存器，并让各个过程的寄存器窗口部分重叠

71、简述专用总线的概念并说明专用总线的优点和缺点

1. 只连接一对物理部件的总线称为专用总线
   优点：
2. 多个部件可以同时收发信息
3. 控制简单
4. 系统可靠性高
   缺点：
5. 总线数多，成本高
6. 专用总线时间利用率低

72、简述归约机的特点

1.归约机应当是 面向函数式编程
2.具有大容量物理存储器 并采用大虚存的虚拟存储器， 具备高效的动态存储分配和管理的
软硬件支持
3.最好采用树形方式的 互连结构
4.处理部分应当是具有多个处理机并行的结构方式
5.尽量把运行的各种节点紧靠该进程所需用的数据安排

73、简述阵列机和流水线处理机相比的特点

1. 阵列机用的是资源重复，不是时间重叠
2. 阵列机利用的是同时性，不是并发性
3. 设备利用率没流水线高
4. 阵列机提高速度主要靠增加处理单元数
5. 阵列机使用简单规整的互连网络处理单元间的连接
6. 机间互连灵活，专用性强

74、21．简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。

答：问题是至今虽然有上百种高级语言，但没有一种是对各种应用通用的。
第一，不同的用途要求语言的语法、语义结构不同；
第二，人们对语言的基本结构看法不一；
第三，即使同一高级语言在不同厂家的机器上也不能完全通用；
第四，人们不愿抛弃惯用的语言， 不愿抛弃长期积累的、 用原有语言编写且已被实践证明是
正确的软件。

75、22．简述设计 RISC结构采用的基本技术。

22. 答：设计 RISC结构用的基本技术有：
    (1) 按 RISC - 般原则设计；
    (2) 逻辑实现用硬联和微程序结合；
    (3) 用重叠寄存器窗口；
    (4) 指令用流水和延迟转移；
    (5) 优化设计编译系统

76、23. 解释“一次重叠”的含义。

答：将指令的解释分为“分析”和“执行”两个阶段，任何时刻都只是“执行。 ”与“分析K+I”在时间上重叠，也就是让指令分析部件与指令执行部件同时处理相邻的两条指令。

77、24．程序的局部性表现在哪两个方面，原因是什么？

答： 程序的局部性表现在时间和空间两个方面， 时间上的局部性是因为程序存在着循环， 空间上的局部性是因为程序中大部分指令是顺序存储和顺序被取出来的执行，数据一般也是以向量、数组、树、表等形式簇聚地存储在一起的。

78、25．解释说明总线的三种控制方式。

25．答：总线的控制方式有串行链接，定时查询和独立请求三种方式。
串行链接方式中所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发出请求。
定时查询通过计数器上的计数值与部件号是否一致， 确立总线的控制权， 独立请求的每个部件都有一对“总线请求”和“总线准许”线。

79、简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。

80、简述页式虚拟存储器中的页面失效和页面争用，并说明什么时候两者同时发生，什么时候两者不同时发生。

答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面失效。当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用。
当分配给程序的内存区已被全部占用之后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。
反之，发生页面失效，并不会发生页面争用

81、简述多处理机的基本特点

答： 多处理机具有两台以上的处理机 , 在操作系统控制下通过共享的主存或输入 / 输出子系统或高速通讯网络进行通讯 . 结构上多个处理机用多个指令部件分别控制 , 通过机间互连网络通讯 ; 算法上不只限于处理向量数组 , 还要实现更多通用算法中的并行 ; 系统管理上要更多地依靠软件手段 , 有效解决资源分配和管理 , 特别是任务分配 , 处理机调度 , 进程的同步和通讯等问题。

82、简述数据结构和机器的数据表示之间的关系

答：数据表示是数据结构的组成元素， 数据结构要通过软件映像变换成计算机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不同。数据结构和数据表示是软件和硬件之间的交界面。

83、简述采用 RISC结构后可以带来的好处（ P93）

答: 采用 RISC结构后可以带来的好处 主要有以下几个方面：
（1）、简化指令系统设计，适合 VLSI 实现。
（2）、提高计算机的执行速度和效率。
（3）、降低设计成本，提高系统的可靠性。
（4）、可直接支持高级语言的实现，简化编译程序的设计。

84、简述在现代计算机系统中，中断系统的软硬件功能是怎样分配的为什么这样分配

答： 中断响应的速度要求快，所以一般用硬件实现。中断的处理过程比较多样化，有的可能比较复杂， 所以一般用软件来实现， 但可以增加某些硬件支持。在中断响应过程中，中断现场的保存和恢复用硬件实现 ( 只保存最重要、 最基本通用的硬件状态 ) ，以保证有较快的中断响应速度。 另一部分现场， 需要根据中断处理要求保存的内容及中断的具体处理等用软件实现，以提高灵活性。

85、简述为实现指令重叠解释所采取的办法并简单分析其特点。

答： 为实现指令重叠解释所采取的办法主要有：
方法 1：
让操作数和指令分别存放在两个独立编址且可同时访问的存储器中。 优点：有利于实现指令的保护。缺点：主存总线控制复杂，软件设计麻烦。
方法 2：
指令和操作数混存在多体交叉主存结构中， 只要指令和操作数不在一个分体时就在一个主存周期取得。优点：实现上简单，开销少。缺点：当指令和操作数在同一体时无法重叠。
方法 3：
增设 FIFO 工作的指令缓冲寄存器。当主存空闲时预取下几条指令到指缓。优点：微操作可分成分析指令和执行指令两部分。缺点：数据相关问题。

86、简述标志符数据表示的主要优点。

答： (1) 简化了指令系统和程序设计；
(2) 简化了编译程序；
(3) 便于实现一致性校验；
(4)能由硬件自动变换数据类型；
(5) 支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；
(6) 为软件调试和应用软件开发提供了支持。

87、简述控制驱动的控制流方式的特点

答： 控制驱动的控制流方式的特点是： 通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递； 指令的执行顺序隐含于控制流中， 可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理， 指令执行顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。

88、设程序有 T 个任务，在 A、B两台处理机组成的多处理机上运行。每个任务在 A处理机上执行

的时间为 E，在 B处理机上执行的时间为 2E，不考虑机间通讯时间，问如何分配任务， 可使系统总执行时间最短总执行时间最短为多少

解：设 A处理机分配 x 个任务， B处理机分配 T-x 个任务。 A、B两台处理机全部完成的总执行时
间应为： Max{xE,(T-x)*2E} 。
有 xE ≥(T-x)*2E ，得 x≥2T/3, 任务数 x 只能为整数，故有 x=「2T/3 」。此时，其总执行时间
最短为 x=「2T/3 」E。

89、1. 有某模型机共有 7 条指令 I 1 —I 7 ，它们的使用频度分别为： ，，，，，，。
(1) 利用 Huffman 算法，给出 Huffman 编码和平均码长。
(2) 给出 Huffman 扩展码编码。

解：利用 Huffman 算法画出 Huffman 树如下：

表 操作码的 Huffman 码及扩展操作码的编码

90、简述数据描述符和标志符的差别。

91、简述软、硬件功能分配比例对计算机系统性能的影响。

92、简述对中断分类的根据和分类的目的。

93、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。

94、简述数据流计算机存在的问题。

95、21．简述软件兼容的定义及系列机对软件兼容的要求。

96、简述 CISC存在的问题。

97、简述集中式独立请求方式的总线分配过程。

98、简述任务粒度的大小对多处理机性能和效率的影响。

99、简述脉动阵列结构的特点。

100、简述器件的发展对系统结构和组成影响。

101、简述设计 RISE结构的重叠寄存器窗口技术。

102、简述专用总线的概念并说明专用总线的优点和缺点。

103、简述归约机的特点。

104、简述阵列机与流水线处理机相比的特点。

105、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。

106、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。

107、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。

108、 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。


109、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。

110、机器有 5 级中断，中断响应次序为 1→2→3→4→5，现要求实际中断处理次序为 2→3→1→5→4。

(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，“l ”为屏蔽；
(2) 若运行用户程序时，同时发生 1、3 级中断请求，而在 l 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）。
答 :

111、 求 A 1 、A 2 、⋯、 A 8 的累加和，有如下程序。

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。
答

112、 有一个 4 段的单功能非线性流水线，其预约表如题 28 表：

(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；
(2) 写出其流水线的最佳调度方案及此时的最大吞吐率。
答 ：

113、29. 有一个虚拟存储器，主存有 4 个实页，页号为 0~3，程序有 8 个虚页，页号为 0~7，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。
(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；
(2) 求出此期间主存的命中率 H

114、24．简述多处理机机间互连的形式。

115、25．简述中断处理次序和中断响应次序的不同点。

116、26．简述在采用页式虚拟存储器的系统中，页面失效频率 (PFF) 算法的思想

117、27．简述 SIMD系统互连网络的设计目标


118、简述开发并行性的三种途径。

119、简述程序的静态再定位和动态再定位的含义及实现方法。

120、简述设计 RISC结构可采用的基本技术。

121、简述超流水线处理机提高指令级并行的方法和特点。

122、简述多处理机操作系统中各自独立型操作系统的优缺点。

123、 简述堆栈机器 ( 堆栈数据表示 ) 的特点。

124、 简述虚拟存储管理方式中段式存储管理的优缺点。

125、 简述流水线瓶颈子过程的概念。 假设有一个 3段的指令流水线如题 24图所示， 画图说明消除流水线瓶颈子过程的两种方法。

答 ：

126、25简述多处理机的操作系统中主从型操作系统的优缺点和适用场合。

127、26. 简述超标量处理机的工作方式和特点。

128、简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。

129、

130、简述设计 RISC结构采用的基本技术。

131、设某系统的中断源的中断请求优先级分为 4 级，从高到低为 l 、2、3、 4。设中断级屏蔽位为“ 1”，对应屏
蔽；中断级屏蔽位为“ 0”，对应开放。要求中断处理次序与中断响应次序相同，请给出各级中断处理程序中断
级屏蔽位的设置。 ( 要求：先进行文字说明，再画出中断级屏蔽位表 )

132、设指令由取指、分析、执行和存结果四个子部件组成，每个子部件经过时间为 t ，连续执行 12 条指令。画

出在度 m为 3 的超流水线处理机上工作的时空图。

133、画出 ILLIAC IV 处理单元的互连结构，用 PU i 表示第 i 个处理单元 (i=0 ，l ，⋯， 63)。

134、26．设有一条 3 段流水线，各段执行时间依次为△ t 、3△t 和△t 。

(1) 分别计算连续输入 3 条指令和连续输入 30 条指令时的实际吞吐率和效率。
(2) 将瓶颈段细分为 3 个独立段，各子段执行时间均为 At，分别计算改进后的流水线连续输入 3 条指令和连续输
入 30 条指令时的实际吞吐率和效率。
(3) 比较 (1) 和(2) 的结果，给出结论



135、

136、28．一个由高速缓冲存储器与主存储器组成的二级存储系统，已知主存容量为 1M字，高速缓存容量为 32K 字。

采用组相联地址映象与变换，缓存共分 8 组，主存与缓存的块的大小均为 64 字。
(1) 画出主存与缓存的地址格式，说明各字段名称与位数。
(2) 假设缓存的存取周期为 20ns，命中率为 0.95 ，采用缓存后的加速比要达到 10，计算主存的存取周期。

137、

答 ：

138、简述计算机系统 Flynn 分类法的分类角度及类别，并说明各类别的特征。

139、 简述脉动阵列结构的特点。

140、简述指令字格式优化的措施。p80

答：⑴ 采用扩展操作码，并根据指令的频度Pi的分布状况选择适合的编码方式，以缩短操作码的平均码长；
⑵ 采用多种寻址方式，以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多的地址信息； 
⑶采用0、1、2、3等多种地址制，以增强指令的功能； 
⑷在同种地址制内再采用多种地址形式，让每种地址字段可以有多种长度，且让长操作码与短操作码进行组配；
⑸在维持指令字在存储器中按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度

141、简述引入数据表示的原则。p61

答：⑴看系统的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；实现时间是否减少又主要看主存和处理机之间传递的信息量是否减少；
⑵看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高。如果只对某种数据结构的实现效率高、而对其他数据结构的实现效率低，或应用较少，将导致性价比下降。

142、简述数组多路通道的数据传输方式。p119

答：数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才能释放总线，通道再去选择下一台设备，再传送该设备的K个字节。如此，以成组方式轮流交叉地为多台高速设备服务。设备要想传送N个字节，就需要先给┌N/K┐次申请使用通道总线才行。

143、简述机群系统相对于传统的并行系统的优点。

答:⑴系统有高的性能价格比；
⑵系统的开发周期短； 
⑶系统的可扩展性好；
⑷系统的资源利用率高； 
⑸用户投资风险小； 
⑹用户编程方便。

144、简述SIMD系统的互连网络的设计目标。

答：⑴结构不要过于复杂，以降低成本；
⑵互联要灵活，以满足算法和应用的需求；
⑶处理单元间信息交换所需传送步数尽可能少，以提高速度性能； 
⑷能用规整单一的基本构件组合而成，或经多次通过或多级连接来实现复杂的互联，使模块性好，以便于用VLSL实现并满足系统的可扩展性。

145、22 设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现各应考虑的问题。

146、23简述设计 RISC的一般原则。

147、24CPU 写 Cache 时，会发生 Cache 与主存的对应内容不一致的现象，简述解决这个问题的两种方法及各需要增加什么开销。

148、 25简述在流水机器中全局性相关的概念及处理全局性相关的方法。

149、26简述全排列网络的概念及实现全排列网络的两种方法。

150、简述在设计主存系统时，计算机系统结构、计算机组成、计算机实现各需要考虑的问题。

151、24简述设计 RISC结构使用的基本技术。

152、简述在现代计算机系统中，应如何考虑中断现场硬件状态的保存并说明理由。

153、26简述流水线瓶颈子过程的概念并举例说明消除流水线瓶颈子过程的两种方法。

154、27简述多处理机应解决的技术问题。 ( 至少写出其中的 3个)

155、 简述多处理机要解决的主要技术问题 ( 至少写出 6 个) 。

156、总线控制方式有哪三种 ?各需要增加几根用于总线控制的控制线 ?并说明每种方式优先级的灵活性。

157、实现软件移植的途径有哪些 ?各受什么限制 ?

158、 什么是全排列网络 ?实现全排列网络有哪两种方法 ?

159、 解决计算机主存与 CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪三种解决方法 ?

160、计算机系统“由中间开始”设汁，其“中间”指的是什么地方 ?这样设计的优点是什么 ?

161、浮点数尾数基值减少时，对机器数的表示会产生哪些影响 ?

162、在页式虚拟存储器中，什么是页面失效 ?什么是页面争用 ?什么时候两者同时发生 ?什么时候两者不同时发生 ?

163、流水机器的中断处理有哪两种方法 ?各有什么优缺点 ?

164、多处理机的并行性表现在哪些方面 ?开发多处理机的并行性有哪些途径 ?

165、简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。

166、简述使用多处理机的目的和多处理机具备的特点。

167、简述流水处理机处理全局性相关的各种办法。

168、对于二级虚拟存储层次， 其等效访问时间与主、 辅存的访问时间有什么关系？可采取哪些措施提高存储层次的等效访问速度？（至少提出两种）

169、简述程序的动态再定位的思想。

170、简述软硬件功能分配的基本原则。

171、简述复杂指令系统 (CISC) 存在的问题。

172、为了解决主存与 CPU之间的速度差，有哪些方法可以解决 ?

173、为处理流水机器的全局性相关，可以加快或提前形成转移指令所需的条件码，那么可从哪两方面考虑 ?举例说明。

174、简述使用多处理机的主要目的。

175、器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响？

176、按 CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路？

177、主存实际频宽与模数 m的关系是什么？出现这种现象的原因是什么？

178、在“一次重叠”的机器中， “一次重叠”的含义是什么？并指出在这种机器中会出现哪些相关？

179、简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

180、简述哈夫曼压缩概念的基本思想。

181、RISC 存在不足表现在哪些方面 ?

182、简述 SIMD系统的互连网络的设计目标。

183、 CPU 写 Cache时，会发生 Cache 与主存的对应复本内容不一致的现象，解决这个问题有哪些方法 ?各需要增加
什么开销 ?

184、 简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。

185、

186、 设计 RISC应遵循哪些原则？

187、机群系统与传统的并行处理系统相比有哪些明显的优点？

188、简述统一高级语言的出发点、难点和发展前景。

189、 虚拟存贮器为什么必须要替换算法？它解决什么问题？

190、段式存储管理的地址变换过程和段式存储管理的优缺点

多用户虚地址可分成：程序号、段号、段内偏移量三部分。地址变换过程如
下：
（1）由程序号找到相应的段表基址寄存器，其中存有段表始址和段表长度；
（2）由段表长度与段号相比较，检查是否越界。正常转（ 3）；

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（3）由段表始址和段号找到其段表中相应表项，其中存有主存地址、装入位、访问位、段长、辅存地址等；
（4）检查装入位是否为“ 1”（在主存），为“ 1”转（ 5），否则产生缺段中断，从辅存中调一段到主存；

（5）由主存地址＋段内偏移形成真正物理地址。

优点：（ 1）多个程序分段编制，多个程序可并行编程，缩短编程时间；
（2）各段相对独立，其修改、扩充都不会影响其他段；
（3）实现虚拟存储；
（4）便于共享和分段保护。

缺点：（ 1）分段管理主存，主存利用率不是很高，大量零头；
（2）为形成一次有效地址，需多次访存，降低了访存速度；
（3）分配和回收空闲区比较复杂；
（4）段表中地址字段和段长字段较长，降低查表速度。

191、多处理机要解决的 5 个主要的技术问题。

(1) 多处理机、主存、 1/0 子系统之间应有高带宽、低价格、灵活无规则的互
连，尽可能不发生信息传送的路径冲突；
(2) 从并行语言、并行算法、编译等方面最大限度开发出程序的并行性，实现多处理机各级的全面并行；
(3) 大的任务如何细分成多个子任务，任务的粒度选择；
(4) 从操作系统上解决好多处理机间，并行任务的分配、调度和资源分配 ; 任务或进程间的同步、死锁和竞争等问题的解决；
(5) 系统的重组及良好的编程环境。

191、设计 RISC 结构使用的基本技术。

(1) 按设计 RISC的一般原则来设计
(2) 逻辑实现上采用硬联和微程序相结合
(3)设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口
(4) 指令用流水和延迟转移
(5) 采用 Cache (6) 优化设计编译系统

192、试比较可用与动态互连的总线、交叉开关和多级互联网络的硬件复杂度和带宽。

总线互连的复杂性最低，成本也是最低。其缺点是每台处理机可用的带宽较窄。交叉开关是最昂贵的，因为其硬件复杂性以 n2 上升，所以其成本最高。
但是交叉开关的带宽的寻径性能最好。当网络的规模较小时，它是一种理想的选择。多级互联网络的复杂度和带宽介于总线和交叉开关之间，是一种折中方案。其主要优点是采用模块化结构，可扩展性较好。不过，其时延随网络级数的增加而上升。另外，由于其硬件复杂度比总线高很多，其成本也不低。

193、流水机器的中断处理有几种方法？具体方法什么？各有什么特点？

有两种。流水机器的中断处理有不精确断点法和精确断点法两种。不精确断点法好处是控制处理简单，缺点是程序排错不利。精确断点法，中断现场准确对应于发出中断的指令，有利于程序的排错，但不利之处是需要大量后援寄存器。

194、21简述软件移植中采用系列机途径的办法及优。

1）方法：在软、硬件界面上设定好一种系统结构， （1 分）软
件设计者按照此设计软件，硬件设计者根据机器速度、性能、价格
的不同， (1 分）选择不同器件、硬件和组成、实现技术，研制并提供不同档次的机器。 (1 分）
（2)优点：较好地解决了软件环境要求相对稳定和硬件、器件技术
迅速发展的矛盾；（1 分）
软件环境相对稳定就可不断积累、丰富、完善软件，使软件产量、质量不断提高， (1分）
同时又能不断采用新的器件和硬件技术，使之短期内即 可提供新的、性能不断提高的机器。（1 分）

195、22简述堆栈计算机的概念及其特点。

（1)有堆栈数据表示的机器称为堆栈机器； (1分）
(2)有高速寄存器组成的硬件堆栈，使堆栈的访问速度是寄存器的，
容量是主存的；（2 分）
(3)丰富的堆栈指令，直接对堆栈中的数据进行各种运算； (1分）
(4)有力地支持高级语言程序的编译； (1分）
(5)有力地支持子程序的嵌套和递归调用。 （1 分

196、23简述集中式串行链接方式总线的分配过程。

(1)所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发出要求使
用总线的申请； (1 分）
(2)只有当“总线忙”信号未建立时，送出“总线可用”信号，串行
送往各部件； (1分）
(3)未发“总线请求”信号的部件将“总线可用”信号继续传给下一
个部件； (1 分）
(4)发过“总线请求”信号的部件停止发送“总线可用”信号； (1
分）
(5)该部件建立“总线忙”信号并去除“总线请求”信号，获得总线
的使用权，此次总线分配结束。 （2 分）

197、24简述多处理机主从型操作系统的优缺点。
(1)优点：结构比较简单； (1分）整个管理程序只在一个处理机上
运行，一般都不必是可再入的； (1分）只有一个处理机访问执行
表，简化了管理控制的实现。 (1分）
(2)缺点：对主处理机的可靠性要求较高； （1 分）整个系统显得不够
灵活； (1分）如果主处理机负荷过重，影响整个系统性能。 (1 分）

198、简述机群系统与传统的并行处理系统相比较所具有的优点。

(1)系统有高的性能价格比； (1 分）
(2)系统的开发周期短； (1分）
(3)系统的可扩展性好； (1分）
(4)系统的资源利用率高； (1 分）
(5)用户投资风险小； (1 分）
(6)用户编程方便。 (1分）

199、 简述开发并行性的三种技术途径。

答：（1）时间重叠：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速度。

（2）资源重复：通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统
的性能。
（3）资源共享：是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一
套硬件设备。

198、试对通用寄存器型机器和堆栈型机器作简单比较。

答：它们都是 CPU中存储操作数的单元。但不同的是通用寄存器中所有的操作
数都必须加以显示说明，以指明其存在哪一个寄存器中或寄存器的哪一个单
元，这种结构具有生在代码的最通用形式，但由于要对所有操作数所使用的寄
存器加以命名，导致指令长度的增加。而堆栈型机器中操作数被默认在栈顶，
它的优点是其结构具有表达式求值的简单模型以及指令字长较短因而能产生
良好的代号码密度。它的主要缺点是不能随机访问，因此很难生成高效代码，
此为堆栈口将成为瓶颈，使性能受到影响。

199、简述采用 RISC 结构后可以带来的好处（ P93 ）

答: 采用 RISC 结构后可以带来的好处 主要有以下几个方面：
（1）、简化指令系统设计，适合 VLSI 实现。
（2）、提高计算机的执行速度和效率。
（3）、降低设计成本，提高系统的可靠性。
（4）、可直接支持高级语言的实现，简化编译程序的设计。

200、简述标志符数据表示的主要优点。

答： (1)简化了指令系统和程序设计；
(2)简化了编译程序；
(3)便于实现一致性校验；
(4)能由硬件自动变换数据类型；
(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求； (6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。

201、简述控制驱动的控制流方式的特点 ?

答： 控制驱动的控制流方式的特点是： 通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递； 指令
的执行顺序隐含于控制流中， 可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理， 指令执行
顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。

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