第一篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課后答案unit3

第3章 總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)

3.1．簡要舉出集中式串行鏈接，定時(shí)查詢和獨(dú)立請求3種總線控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)分析硬件產(chǎn)生故障時(shí)通訊的可靠性。

答：集中式串行鏈連接方式。其過程為：

①所有部件都經(jīng)公共的“總線請求”線向總線控制器發(fā)使用總線申請。

②當(dāng)“總線忙”信號(hào)未建立時(shí)，“總線請求”才被總線控制器響應(yīng)，送出“總線可用”信號(hào)，它串行地通過每個(gè)部件。

③如果某部件未發(fā)過“總線請求”，則它將“總線可用”信號(hào)往下一部件轉(zhuǎn)，如果某部件發(fā)過“總線請求”，則停止“總線可用”信號(hào)的傳送。

④該部件建立“總線忙”，并除去“總線請求”，此時(shí)該部件獲得總線使用權(quán)，準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)。

⑤數(shù)據(jù)傳送期間，“總線忙”維持“總線可用”的建立。

⑥傳送完成后，該部件去除“總線忙”信號(hào)和“總線可用”信號(hào)。

⑦當(dāng)“總線請求”再次建立時(shí)，就開始新的總線分配過程。

優(yōu)點(diǎn)：①選擇算法簡單；②控制總線數(shù)少；③可擴(kuò)充性好；④可靠性高。

缺點(diǎn)：①對“總線可用”線及其有關(guān)電路失效敏感，②不靈活；③總線中信號(hào)傳送速度慢。

集中式定時(shí)查詢方式，過程：

①總線上每個(gè)部件通過“總線請求”發(fā)請求。

②若“總線忙”信號(hào)未建立，則計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，定時(shí)查詢個(gè)部件，以確定是誰發(fā)的請求。

③當(dāng)查詢線上的計(jì)數(shù)值與發(fā)出請求的部件號(hào)一致時(shí)，該部件建立“總線忙”，計(jì)數(shù)停止，查詢也停止。除去“總線請求”，該部件獲得總線使用權(quán)。

④“總線忙”維持到數(shù)據(jù)傳送完畢。

⑤數(shù)據(jù)傳送完，去除“總線忙”。

⑥當(dāng)“總線請求”線上有新的請求，就開始下一個(gè)總線分配過程。

優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)先次序靈活性強(qiáng)；②可靠性高。

缺點(diǎn)：①控制線數(shù)較多；②擴(kuò)展性較差；③控制較為復(fù)雜；④總線分配受限于計(jì)數(shù)信號(hào)，不能很高。

集中式獨(dú)立請求方式，過程：

①每個(gè)部件有一對“總線請求”和“總線準(zhǔn)許”線。

②每個(gè)部件使用“總線請求”發(fā)中請，當(dāng)“總線已分配”無信號(hào)時(shí)，總線控制器根據(jù)某種算法對同時(shí)送來的多個(gè)請求進(jìn)行仲裁，以確定哪個(gè)部件使用總線，信號(hào)從“總線準(zhǔn)許”送回該部件，去除該部件的“總線請求”，建立總線已分配”。

③獲得總線使用權(quán)的部件傳送數(shù)據(jù)，直至完畢。

④數(shù)據(jù)傳送完畢后，除去總線已分配”和“總線準(zhǔn)許”，開始新的總線分配。

優(yōu)點(diǎn)：①總線分配速度快；②靈活；③能方便隔離失效部件的請求。

缺點(diǎn)：①控制線數(shù)多；②復(fù)雜。硬件產(chǎn)生故障時(shí)，通信的可靠性分析：

串行鏈接對通信的可靠性，主要表現(xiàn)在“總線可用”線及其有關(guān)電路的失效會(huì)造成系統(tǒng)整體癱瘓的問題。一旦“總線可用”線出現(xiàn)斷路或碰地，其高電平不能順鏈往下傳送，就會(huì)使后面的部件在要求使用總線時(shí)，其請求無法得到響應(yīng)。為了提高可靠性，可對“總線可用”線及其相關(guān)電路，采取重復(fù)設(shè)置兩套或多套來解決。

定時(shí)查詢對通信的可靠性要求比串行鏈接的高。因?yàn)榭偩€控制器通過計(jì)數(shù)，查詢到某個(gè)出故障的部件時(shí)，故障部件不會(huì)給出“總線忙”信號(hào)，這樣，不會(huì)影響控制器繼續(xù)計(jì)數(shù)，去查詢下一個(gè)部件，所以整個(gè)總線系統(tǒng)的工作不會(huì)癱瘓。

獨(dú)立請求對通信的可靠性要求同樣比串行鏈接的高。因?yàn)槟硞€(gè)部件在發(fā)生故障時(shí)，不發(fā)總線請求，即使發(fā)出總線請求，總線控制器也可以通過軟件或硬件的措施，將發(fā)生故障的部件送來的請求予以屏蔽掉，不讓其參與總線的分配。所以，某個(gè)部件的故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的工作處于癱瘓狀態(tài)。

3.2.設(shè)中斷級屏蔽位“1”對應(yīng)于開放，“0”對應(yīng)于屏蔽，各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位設(shè)置如下：（見課本）

(1)當(dāng)中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4時(shí)，其中斷處理次序是什么? 答：(1)1—3—4—2 中斷處理程序

(2)如果所有的中斷處理都各需3個(gè)單位時(shí)間，中斷響應(yīng)和中斷返回時(shí)間相對中斷處理時(shí)間少得多。當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)發(fā)生第2，3級中斷請求，過兩個(gè)單位時(shí)間，又同時(shí)發(fā)生第1，4級中斷請求，試畫出程序運(yùn)行過程示意圖。

答：

《南京大學(xué)出版社》李學(xué)干主編的輔導(dǎo)書 對本題的分析：

為了領(lǐng)會(huì)中斷響應(yīng)排隊(duì)器對中斷響應(yīng)優(yōu)先次序是用硬件固定的，以及通過由操作系統(tǒng)給各中斷級服務(wù)程序現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位設(shè)置不同的狀態(tài)，可以改變中斷處理(完)的次序這兩個(gè)要點(diǎn)，下圖給出了一個(gè)中斷響應(yīng)硬件部分的簡單邏輯原理示意圖。圖中略去了某些實(shí)現(xiàn)上的具體細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@些已不是本課程要討論的內(nèi)容。

中斷級屏蔽位是程序狀態(tài)字中的一個(gè)組成部分。程序狀態(tài)字是將散布于系統(tǒng)各部分，反映程序工作時(shí)某些關(guān)鍵性硬件的狀態(tài)，組合在一起所構(gòu)成的字，有的計(jì)算機(jī)也稱其為處理器狀態(tài)字或程序換道區(qū)。每類程序均在主存中指定一個(gè)區(qū)域來放置其程序狀態(tài)字。運(yùn)行一個(gè)程序或進(jìn)程時(shí)，就會(huì)將其程序狀態(tài)字從主存指定單元或區(qū)域取出送到分散于系統(tǒng)各部分的寄存器或計(jì)數(shù)器中，建立起運(yùn)行此程序或進(jìn)程的環(huán)境。一個(gè)程序或進(jìn)程在退出運(yùn)行時(shí)，也會(huì)將反映該程序狀態(tài)的這些寄存器或計(jì)數(shù)器內(nèi)容組拼成程序狀態(tài)字，存回該程序或進(jìn)程在主存中的指定單元或區(qū)域里。因此，程序或進(jìn)程的切換，只需要通過硬件啟動(dòng)的交換新舊程序狀態(tài)字的內(nèi)容即可快速完成。例如，在IBM370系列機(jī)上，程序狀態(tài)字為64位，等于它的長字，交換程序狀態(tài)字只需硬件啟動(dòng)寫長字和讀長字兩次訪存即可完成。

盡管中斷請求是隨機(jī)發(fā)出的，為了便于精確保存中斷的斷點(diǎn)以及在中斷處理完后又能返回到原中斷處，中斷響應(yīng)排隊(duì)器總是在每條指令執(zhí)行到最后一個(gè)機(jī)器周期的最后一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，對目前到達(dá)中斷響應(yīng)排隊(duì)器入口的所有中斷請求排一次隊(duì)，擇優(yōu)進(jìn)行響應(yīng)。在中斷響應(yīng)排隊(duì)器相應(yīng)的輸出端產(chǎn)生出響應(yīng)信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)中斷級服務(wù)程序入口地址形成硬件，生成出該級中斷服務(wù)程序的程序狀態(tài)字在內(nèi)存區(qū)中所存放的地址。同時(shí)，經(jīng)中斷響應(yīng)控制信號(hào)啟動(dòng)，進(jìn)行新舊程序狀態(tài)字的交換，完成程序的切換。被中斷的程序的斷點(diǎn)地址(即程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容)，由硬件自動(dòng)壓入返回地址堆棧，予以保存。系統(tǒng)切換到新的程序或進(jìn)程后，繼續(xù)運(yùn)行下去。如果新的程序或進(jìn)程是一個(gè)中斷服務(wù)程序，在運(yùn)行結(jié)束，執(zhí)行到中斷返回指令時(shí)，就會(huì)從堆棧中彈出所保存的返回地址，再次交換程序狀態(tài)字，系統(tǒng)又重新返回到原被中斷的程序，恢復(fù)運(yùn)行。

當(dāng)然，低級的中斷服務(wù)程序在處理過程中又遇到了比其更高級的中斷請求時(shí)，應(yīng)允許其被中斷，以實(shí)現(xiàn)多級中斷的嵌套。利用返回地址堆棧的后進(jìn)先出工作方式，就可以完成中斷嵌套時(shí)的正確返回。可以看出，只要某道程序運(yùn)行時(shí)，由操作系統(tǒng)在現(xiàn)行程序的程序狀態(tài)字中，根據(jù)對各中斷級的中斷請求是否屏蔽，設(shè)置好中斷級屏蔽位的狀態(tài)，就可以控制這些級別的中斷請求是否進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器去參加排隊(duì)。只有能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器的中斷級請求，才有機(jī)會(huì)得到響應(yīng)，從而就可改變中斷實(shí)際處理完的次序。

應(yīng)當(dāng)注意的是，用戶程序是不能屏蔽任何中斷的。因此，用戶程序的現(xiàn)行程序狀態(tài)字中，對各中斷級的屏蔽位均應(yīng)讓其處于“開放”狀態(tài)。

根據(jù)本題中所給出的各級中斷處理程序?qū)χ袛嗉壠帘挝辉O(shè)置的狀況，很容易得出其中斷處理(完)的次序應(yīng)當(dāng)是1342。因?yàn)檎幚?級的中斷處理程序時(shí)，現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位為0000，在其執(zhí)行期間，任何新的同級和低級的中斷請求都不可能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器進(jìn)行排隊(duì)，所以，1級中斷處理程序一定會(huì)先處理完。當(dāng)執(zhí)行3級中斷服務(wù)程序時(shí)，由于現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位為1000，即對1級中斷請求是“開放”的，而對其他各級中斷請求則處于“屏蔽”狀態(tài)。所以，只要此時(shí)發(fā)生1級中斷請求，它就能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器去排隊(duì)。從而在中斷請求排隊(duì)的微操作發(fā)出時(shí)，就可打斷3級中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，交換程序狀態(tài)字，轉(zhuǎn)去執(zhí)行1級中斷處理程序，使之被優(yōu)先處理完。而在執(zhí)行3級中斷服務(wù)程序時(shí)，由于現(xiàn)行程序狀態(tài)字對2、3、4級的中斷請求處于被“屏蔽”的狀態(tài)，所以，它們都不能打斷正在執(zhí)行的3級中斷處理程序。其他的情況可以依此類推得到。

3.3.若機(jī)器共有5級中斷,中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4→5,現(xiàn)要求其實(shí)際的中斷處理次求序1→4→5→2→3。

(1)設(shè)計(jì)各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位(令“1”對應(yīng)于開放，“0”對應(yīng)于屏蔽);略

(2)若在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)第4，2級中斷請求，而在處理第2級中斷未完成時(shí)，又同時(shí)出現(xiàn)第1，3，5級中斷請求，請畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。

答：(選自老版主的答案）

1）五個(gè)級別的中斷屏蔽位分別為（1開放；0屏蔽）： 1：00000 2：10011 3：11011 4：10000 5：10010 2）中斷過程示意圖：如圖

a.2、4中斷同時(shí)出現(xiàn)，進(jìn)行排隊(duì)器； b.按中斷響應(yīng)優(yōu)先次序，2響應(yīng)； c.此時(shí)屏蔽字為10011，所以； d.響應(yīng)4，中斷4運(yùn)行結(jié)束，回2；

e.1、3、5進(jìn)入排隊(duì)器，此時(shí)屏蔽字為10011，且1優(yōu)先級最高，所以； f.響應(yīng)1，1運(yùn)行結(jié)束，回2，根據(jù)屏蔽字，所以； g.5響應(yīng)，5運(yùn)行結(jié)束，回2；

h.根據(jù)屏蔽字，不響應(yīng)3，所以2運(yùn)行結(jié)束；回用戶程序； i.3還在排隊(duì)器，響應(yīng)3，運(yùn)行直到結(jié)束，回用戶程序

3.4．簡述字節(jié)多路，數(shù)組多路和選擇通道的數(shù)據(jù)傳送方式。

答：字節(jié)多路通道適用于連接大量的字符類低速設(shè)備。它以字節(jié)交叉方式輪流為多臺(tái)設(shè)備服務(wù)，它可有多個(gè)子通道，它們分時(shí)進(jìn)入通道。

數(shù)組多路通道適合于連接多臺(tái)高速設(shè)備，每傳送一個(gè)定長塊就選擇一次設(shè)備，多臺(tái)設(shè)備以成組交叉方式工作。它可有多個(gè)子通道。它們分時(shí)進(jìn)入通道。

選擇通道方式適合于優(yōu)先級高的高速設(shè)備，讓它獨(dú)占通道，數(shù)據(jù)傳送以不定長方式進(jìn)行，在數(shù)據(jù)傳送期只選擇一次設(shè)備。

3.5 如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備需9.8μs，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需0.2μs。某低速設(shè)備每隔500μs發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求，問至多可接幾臺(tái)這種低速設(shè)備?對于如下A～F6種高速設(shè)備，一次通訊傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個(gè)字節(jié)，問哪些設(shè)備可以掛在此通道上?哪些則不能?其中A—F設(shè)備每發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求的時(shí)間間隔分別為(單位為μs)：

設(shè)備 A B C D E F

發(fā)申請間隔 0.2 0.25 0.5 0.19 0.4 0.21

答：

(1)∵選擇設(shè)備需9.8μs，傳送一個(gè)字節(jié)需0.2μs ∴該通道完成一個(gè)字節(jié)的傳送需9.8+0.2＝1μs

∵某低速設(shè)備每隔500μs發(fā)出一字節(jié)數(shù)據(jù)請求，為使數(shù)據(jù)不丟失，該通道可連設(shè)備數(shù)至多為500μs/1μs＝500臺(tái)。

(2)對于高速設(shè)備，由于一次傳送字節(jié)數(shù)不少于1024byte ∴該通道一次傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間為9.8μs+1024×0.2μs＝214.6μs 由表中可得出每臺(tái)設(shè)備發(fā)送1024字節(jié)的時(shí)間間隔分別為 A B C D E F

單位μs 204.8 256 512 194.56 409.6 215.04 ∴為使數(shù)據(jù)不丟失，B、C、E、F可掛在該通道上。A、D不能。

3.6 某字節(jié)多路通道連接6臺(tái)外設(shè)，某數(shù)據(jù)傳送速率分別如表中所列。

設(shè)備 1 2 3 4 5 6

傳送速率（KB/s）50 15 100 25 40 20

(1)計(jì)算所有設(shè)備都工作時(shí)的通道實(shí)際最大流量： 答：實(shí)際最大流量＝50+15+l00+25+40+20＝250KB/S。

(2)如果設(shè)計(jì)的通道工作周期使通道極限流量恰好與通道最大流量相等，以滿足流量設(shè)計(jì)的基本要求，同時(shí)讓速率越高的設(shè)備被響應(yīng)的優(yōu)先級越高。當(dāng)6臺(tái)設(shè)備同時(shí)發(fā)出請求開始，畫出此通道在數(shù)據(jù)傳送期內(nèi)響應(yīng)和處理各外設(shè)請求的時(shí)間示意圖。由此你發(fā)現(xiàn)了什么問題?

答：由表可解各設(shè)備連續(xù)發(fā)送兩個(gè)字節(jié)的時(shí)間間隔分別為： 1 2 3 4 5 6

20μs 67μs 10μs 40μs 25μs 50μs

KB=1024B,s=10^6μs ,設(shè)備1的時(shí)間間隔為10^6/(50*1024)≈20μs，其他如同1。為簡化計(jì)算，可視1024為1000

由此發(fā)現(xiàn)由于高速設(shè)備的響應(yīng)優(yōu)先級高，使低速設(shè)備6和設(shè)備2造成數(shù)據(jù)丟失。

(3)在(2)的基礎(chǔ)上，在哪臺(tái)設(shè)備內(nèi)設(shè)置多少個(gè)字節(jié)的緩沖器就可以避免設(shè)備信息丟失?那么，這是否說書中關(guān)于流量設(shè)計(jì)的基本要求是沒有必要的了呢?為什么? 答：在設(shè)備6和2中各設(shè)兩個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)即可。

這并不說明流量設(shè)計(jì)的基本條件是不必要的，因?yàn)槿艋緱l件不滿足，無論設(shè)備優(yōu)先級如何確定總有設(shè)備的信息會(huì)丟失。

阿利：這是我畫的通道處理設(shè)備請求的示意圖。（請點(diǎn)擊看全圖）

由圖中可看出，6號(hào)設(shè)備有丟失信息現(xiàn)象，解決的辦法是在6號(hào)設(shè)備內(nèi)設(shè)置2個(gè)字節(jié)的緩沖器。

3.7 通道型I/O系統(tǒng)由一個(gè)字節(jié)多路通道A(其中包括兩個(gè)子通道Al和A2)，兩個(gè)數(shù)組多路通道B1和B2及一個(gè)選擇通道C構(gòu)成，各通道所接設(shè)備和設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率如表所示。（見課本）

(1)分別求出各通道應(yīng)具有多大設(shè)計(jì)流量才不會(huì)丟失信息；

答：子通道Al的最大實(shí)際流量＝50+35+20+20+50+35+20+20＝250KB/S＝O.25MB/S ∴子通道A1至少應(yīng)有0.25MB/S的流量才不丟失信息。

同理子通道A2的流量必須≥0.25MB/S 子通道B1的實(shí)際最大流量＝0.5MB/S ∴B1流量至少為0.5MB/S。

同理子通道B2流量至少設(shè)計(jì)成0.5MB/S。選擇通道C的流量至少設(shè)計(jì)成0.5MB/S。

(2)設(shè)I/O系統(tǒng)流量占主存流量的1/2時(shí)才算流量平衡，則主存流量應(yīng)達(dá)到多少? 答：此I/O系統(tǒng)的流量應(yīng)為各子通道流量之和。即為0.25+O.25+0.5+0.5+0.5＝2MB/S 依題意I/O系統(tǒng)流量占主存流量的1/2才算流量平衡。因此主存流量應(yīng)達(dá)到4MB/S。

第二篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課后答案uint6

第六章課后題

1.畫出16臺(tái)處理器仿ILLIAC Ⅳ 的模式進(jìn)行互連的互連結(jié)構(gòu)圖，列出PE0分別只經(jīng)一步、二步和三步傳送能將信息傳送到的各處理器號(hào)。

答：

6臺(tái)處理器仿ILLIAC Ⅳ 處理單元的互連結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖中第個(gè)PU中包含PE、PEM和MLU。

PE0(PU0)經(jīng)一步可將信息傳送至PU1、PU4、PU12、PU15。

PE0(PU0)至少需經(jīng)二步才能將信息傳送至PU2、PU3、PU5、PU8、PU11、PU13、PU14。

PE0(PU0)至少需經(jīng)三步步才能將信息傳送至PU6、PU7、PU9、PU10。

2.編號(hào)為0、1、...、15的16個(gè)處理器，用單級互連網(wǎng)互連。當(dāng)互連函數(shù)分別為

(1)Cube3(2)PM2+3(3)PM2-0(4)Shuffle(5)Shuffle(Shuffle)

時(shí)，第13號(hào)處理器各連至哪一個(gè)處理器？

解答：

(1)5號(hào)處理器

(2)5號(hào)處理器

(3)12號(hào)處理器

(4)11號(hào)處理器

(5)7號(hào)處理器

剖析：

由題意知，有16個(gè)處理器，即N=16,n=log2(N)=log2(16)=4。

Cube3(13)=Cube3(1101)=0101=5 PM2+3(13)=(13+2^3)mod16=5 PM2-0(13)=(13-2^0)mod16=12 Shuffle(13)=Shuffle(1101)=1011=11

Shuffle(Shuffle)=Shuffle(11)=Shuffle(1011)=0111=7

3.編號(hào)分別為0、1、2、...、F的16個(gè)處理器之間要求按下列配對通信：(B、1)，（8、2)，（7、D)，（6、C)，(E、4)，(A、0)，（9、3)，（5、F)。試選擇所用互連網(wǎng)絡(luò)類型、控制方式，并畫出該互連網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和各級交換開關(guān)狀態(tài)圖。

解答：

采用4級立方體網(wǎng)絡(luò)，級控制。該互連網(wǎng)絡(luò)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和各級交換開關(guān)狀態(tài)圖如下圖所示：

剖析：

從處理器號(hào)的配對傳送關(guān)系可以轉(zhuǎn)成處理器二進(jìn)制編號(hào)的配對傳送關(guān)系：

(B,1)(1011,0001)(8,2)(1000,0010)(7,D)(0111,1101)(6,C)(0110,1100)(E,4)(1110,0100)(A,0)(1010,0000)(9,3)(1001,0011)(5,F)(0101,1111)

不難得出其一般規(guī)律是：二進(jìn)制編號(hào)為P3P2P1P0的處理器與(￣P3)P2(￣P1)P0的處理器配對交換數(shù)據(jù)。由于實(shí)現(xiàn)的都是交換函數(shù)的功能，采用成本最低的級控制多級立方體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)。

N=16的多級立方體網(wǎng)絡(luò)，由n=log2(16)=4組成。每一級均使用N/2=8個(gè)二功能交換開關(guān)。多級網(wǎng)絡(luò)各級的級號(hào)由入端到出端依次為0、1、2、3.第i級的每個(gè)交換單元的配對用的是Cubei(P3...Pi...P0)=P3...(￣Pi)...P0函數(shù)。根據(jù)本題的要求，應(yīng)當(dāng)讓第1、3級的各交換單元處于“交換”狀態(tài)，第0、2級的各交換單元處于“直連”狀態(tài)。

4.畫出編號(hào)為0、1、...、F共16個(gè)處理器之間實(shí)現(xiàn)多級立方體互連的互連網(wǎng)絡(luò)，采用級控制信號(hào)為1100(從右至左分別控制第0級至第3級)時(shí)，9號(hào)處理器連向哪個(gè)處理器？ 解答：

多級立方體互連網(wǎng)絡(luò)的圖和第3題的圖基本一致，不同之處在于，第0、1級的開關(guān)狀態(tài)為直連，第2、3級的開關(guān)狀態(tài)為交換。

9號(hào)處理器在經(jīng)過0級和1級交換開關(guān)后，連向哪第10個(gè)處理器;在經(jīng)過2級交換開關(guān)后，連向第4個(gè)處理器;在經(jīng)過3級交換開關(guān)后，連向第9個(gè)處理器。

5.對于采用級控制的三級立方體網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)?shù)趇級(0<=i<=2)為直連狀態(tài)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)哪些結(jié)點(diǎn)之間的通信？為什么？反之，當(dāng)?shù)趇級為交換狀態(tài)呢？

解答：

當(dāng)?shù)趇級為直連狀態(tài)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)入、出兩端的處理器二進(jìn)制編碼的編號(hào)中，第Pi位取反的處理器之間的連接。例如，第0級為直連狀態(tài)時(shí)，入端號(hào)為××0的處理器僅能與出端號(hào)為××0的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不能與出端號(hào)為××1的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因?yàn)榻粨Q開關(guān)的直連狀態(tài)被定義為i入連i出，j入連j出，所以，反映出實(shí)現(xiàn)互連的入、出端號(hào)的二進(jìn)制碼中的Pi位是不能變反的，其它的各位可以不變，也可以變反。

當(dāng)?shù)趇級為交換狀態(tài)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)入、出兩端的處理器二進(jìn)制編碼的編號(hào)中，第Pi位相同的處理器之間的連接。例如，第0級為交換狀態(tài)時(shí)，入端號(hào)為××0的處理器僅能與出端號(hào)為××1的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不能與出端號(hào)為××0的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因?yàn)榻粨Q開關(guān)的直連狀態(tài)被定義為i入連j出，j入連i出，所以，反映出實(shí)現(xiàn)互連的入、出端號(hào)的二進(jìn)制碼中的Pi位必須變反，其它的各位可以不變，也可以變反。

6.假定8*8矩陣A=(aij)，順序存放在存儲(chǔ)器的64個(gè)單元中，用什么機(jī)關(guān)報(bào)單級互連網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對該矩陣的轉(zhuǎn)置變換？總共需要傳送多少步？

解答：

采用單級混洗互連網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對8*8矩陣的轉(zhuǎn)置變換，共需傳送3步。

剖析：

8*8矩陣中任一元素aij，它在存儲(chǔ)器中所占的位置是i*8+j(即i*2^3+j)。每個(gè)元素的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)均用3位表示，設(shè)b5b4b3為行下標(biāo)的二進(jìn)制編號(hào)，b2b1b0為列下標(biāo)的二進(jìn)制編號(hào)，經(jīng)過3次全混洗后，元素下標(biāo)號(hào)b5b4b3b2b1b0就變成了b2b1b0b5b4b3，即行下標(biāo)的二進(jìn)制編號(hào)改成了b2b1b0，列下標(biāo)的二進(jìn)制編號(hào)改成了b5b4b3，這樣，就實(shí)現(xiàn)了矩陣的行列轉(zhuǎn)置。

7.畫出0~7號(hào)共8個(gè)處理器的三級混洗交換網(wǎng)絡(luò)，在該圖上實(shí)現(xiàn)將6號(hào)處理器數(shù)據(jù)播送給0~4號(hào)，同時(shí)將3號(hào)處理器數(shù)據(jù)播送給其余3個(gè)處理器時(shí)的各有關(guān)交換開關(guān)的控制狀態(tài)。

解答：

8個(gè)處理器的三級混洗交換網(wǎng)絡(luò)及其交換開關(guān)控制狀態(tài)設(shè)置如下圖所示：

8.并行處理機(jī)有16個(gè)處理器要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于先4組4元交換，然后是2組8元交換，再次是1組16元交換的交換函數(shù)功能，請寫出此時(shí)各處理器之間所實(shí)現(xiàn)的互連函數(shù)的一般式，畫出相應(yīng)多級網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，標(biāo)出各組交換形狀的狀態(tài)。

解答：

互連函數(shù)的一般式為：Cubei(P3P2P1P0)=(￣P3P2￣P1￣P0)。

多級立方體互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和第3題的圖基本一致，不同之處在于，第0、1、3級的開關(guān)狀態(tài)為直連，第2級的開關(guān)狀態(tài)為交換。

9.具有N=2^n個(gè)輸入端的Omega網(wǎng)絡(luò)，采用單元控制。

(1)N個(gè)輸入總共可有多少種不同的排列；

(2)該Omega網(wǎng)絡(luò)通過一次可以實(shí)現(xiàn)的置換可有多少種是不同的;(3)若N=8,計(jì)算出一次通過能實(shí)現(xiàn)的置換數(shù)占全部排列數(shù)的百分比。

解答：

(1)N個(gè)輸入總共可有N!種不同的排列。

(2)該Omega網(wǎng)絡(luò)通過一次可以實(shí)現(xiàn)的置換可有2^((N/2)log2(N))=N^(N/2)種是不同的。

(3)若N=8,通過Omega網(wǎng)絡(luò)一次可以實(shí)現(xiàn)的不重復(fù)置換有8^4=4096種;8個(gè)輸入總共可實(shí)現(xiàn)的不重復(fù)排列有8!=40320種。所以，一次通過能實(shí)現(xiàn)的置換數(shù)占全部排列數(shù)的百分比為4096/40320*100%≈10.16%

10.畫出N=8的立方體全排列多級網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)出采用單元控制，實(shí)現(xiàn)0→3,1→7,2→4,3→0,4→2,5→6,6→1,7→5的同時(shí)傳送時(shí)的各交換開關(guān)的狀態(tài);說明為什么不會(huì)發(fā)生阻塞。

解答：

實(shí)現(xiàn)N=8的立方體全排列多級網(wǎng)絡(luò)及交換形狀狀態(tài)如下圖所示

在一到的映射時(shí)，交換開關(guān)的狀態(tài)組合有許多冗余，所以不會(huì)發(fā)生阻塞。

11.在16臺(tái)PE的并行處理機(jī)上，要對存放在M個(gè)分體并行存儲(chǔ)器中的16*16二維數(shù)組實(shí)現(xiàn)行、列、主對角線、次對角線上各元素均無沖突訪問，要求M至少為多少？此時(shí)數(shù)組在存儲(chǔ)器中應(yīng)如何存放？寫出其一般規(guī)則。同時(shí)，證明這樣存放同時(shí)也可以無沖突訪問該二維數(shù)組中任意4*4子陣的各元素。

解答：

M至少為17。

數(shù)組A中的任意一個(gè)元素Aab的存放規(guī)則：體號(hào)地址j=(4a+b)mod17，體內(nèi)地址i=a，按照對應(yīng)關(guān)系將各數(shù)組元素存放到m=17的并行存儲(chǔ)器中，如下圖。由圖可見，這樣存放同時(shí)也可以無沖突訪問該二維數(shù)組中任意4*4子陣的各元素。

16*16二維數(shù)組在并行存儲(chǔ)器中存放的例子(m=17,n=16)剖析：

設(shè)16*16的二維數(shù)組在并行存儲(chǔ)器中同一列兩個(gè)相鄰元素地址錯(cuò)開的距離為δ1，同一行兩個(gè)相鄰元素地址錯(cuò)開的距離為δ2,當(dāng)m取成2＾2P＋1時(shí)，實(shí)現(xiàn)無沖突訪問的充分條件是δ1＝2＾P，δ2＝1。

對于這道題來說，M＝17＝2＾（2＊2）＋1，所以P＝2。δ1＝2＾P＝4，δ2＝1。

數(shù)組存放的規(guī)則：體號(hào)地址j＝（a*δ1+b*δ2+c)mod m（c為A00所在體號(hào)地址），i=a。

第三篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)心得體會(huì)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)心得體會(huì)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安排在大學(xué)最后一個(gè)課程學(xué)期上課，這也讓我有不一樣的感覺，除了從課程學(xué)到專業(yè)知識(shí)之外，我也體會(huì)了計(jì)算機(jī)的樂趣。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是什么? 是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的外表? 還是是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的一塊塊板卡安放結(jié)構(gòu)? 都不是，那么它是什么? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性。所謂外特性，就是計(jì)算機(jī)的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。用一個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔饕?，比如?dòng)物吧，它的“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是指什么呢? 它的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，就相當(dāng)于動(dòng)物的器官組成及其功能特性，如雞有胃，胃可以消化食物。至于雞的胃是什么形狀的、雞的胃部由什么組成就不是“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”研究的問題了。

而我在學(xué)習(xí)這門課程的時(shí)候遇到最為困難的問題是流水線問題，包括流水線的工作方式以及流水線的調(diào)度對我來說都難以掌握。后來，我請教了同班同學(xué)，他們實(shí)實(shí)在在地給我講了一遍概念，我從模糊認(rèn)識(shí)也瞬間到了清晰理解。這讓我深刻的感到學(xué)習(xí)不能偷懶，越難的問題越要弄懂概念，越要花時(shí)間分析最基本的問題。

是的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是非常重要的，在計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中起到十分重要的作用。我印象最為深刻的是有趣的上課方式和可愛的老師。

上這門課的老師是我們的張老師，除了專業(yè)知識(shí)非常淵博之外，課堂相對來說非常民主。最令我覺得有趣的是，老師點(diǎn)到的時(shí)候會(huì)很搞笑，由于是三個(gè)班和在一起上課的，所以老師的名單總是不齊，所以點(diǎn)名會(huì)浪費(fèi)一部分課堂時(shí)間。作為學(xué)生時(shí)代的我們，多多少少還是喜歡這樣的狀況的，課堂可以偷懶放松幾分鐘是非?？释摹Ｕ且?yàn)檫@樣，我也喜歡上這門課程了，也喜歡老師點(diǎn)名，并且很享受這種“小偷懶”，上課效率也特別好。說到老師民主，還有一點(diǎn)，這門課作為考察課，關(guān)于考察方式老師也尊重我們的意見，把本來原定的閉卷考試換成課堂考核了，這點(diǎn)也讓學(xué)生萬分佩服。是的，張老師就是這樣一個(gè)輕松的老師。

時(shí)間特別快，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為大學(xué)最后一門課程，我想是讓我們從大體概括整個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)吧！最后感謝張老師這一學(xué)期對我們教授以及付出！

第四篇：unit 1 課后題答案

1)accent 2)turn against 3)a couple of 4)takes his time 5)fate 6)confirmed 7)witness 8)subsequent 9)stands a chance 10)trial

1)belief 2)brilliant 3)employment 4)has saved up 5)stood a chance 6)were awarded 7)Presumably 8)conducted 9)casual 10)around(which student life)revolves

1)Joe wrote to say that he had to put off his visit because of his illness.2)Despite the noise, they went on working as if nothing were happening.3)Traffic was held up for several hours by the accident.4)Called(up)on to speak at the meeting, I couldn't very well refuse.5)Mrs.Stevenson looked in the cupboard and found there was not a single lump of sugar left.6)It was the rumor that turned Joe against his twin brother.7)We wondered how Sara was getting on in her new job.8)Although Anne agreed with me on most points, there was one on which she was unwilling to give in.9)Visitors could photograph almost anything here without having to ask for permission.10)Whether we make an excursion or stay home will depend on tomorrow's weather.1)uncertain，unafraid，unacceptable，unfamiliar，unequal； 2)unanswered，unattached，unknown，undecided，unexpected； 3)unhappily，unskillfully，unconsciously，unnecessarily，uncomfortably； 4)unsay，undress，untie，unlock，unload。

1)reliable 2)changeable 3)enjoyable 4)exhaustible 5)permissible 6)regrettable 7)breakable 8)imaginable 9)workable 10)applicable

1)countercharge 2)counterattack 3)counterpart 4)counteract 5)countermeasures 6)Counterculturists

1)Liz sang perfectly in the town hall yesterday afternoon.2)I saw your brother and his girlfriend walking arm in arm in the park the other day.3)It began to blow quite hard before midnight.4)They moved the piano into another room upstairs last evening.5)Come to my office at ten o'clock.6)I was still living alone at home at the time.7)Believe it or not, I ran into your cousin in a shop in New York three weeks ago.8)The old couple were sitting quite happily in the garden at this time yesterday.1)It turned out that his methods didn't work at all.2)It turned out that the necklace was not made of diamond, but of glass.3)It turned out that the “l(fā)ost” money had been in the safe all the time!4)It turned out that the experiment was much more difficult than they had supposed.5)It has turned out that your nephew is the most suitable person for the job.6)To his surprise, it turned out that the fashionable young lady he spoke to was a pickpocket.1)Given his age, it was indeed a miracle that he had done so much in so short a time.2)Given that they are fresh from university, the young people have done a good job.3)Given that X equals ten, X minus four is six.4)Given good health, he can finish the work in a couple of weeks.5)Given enough manpower and financial support, the goal can certainly be attained.6)Given the chance, Paul might make it.1)Fate 2)trial 3)guilty 4)couple of 5)conduct 6)wandering 7)casual 8)confirm 9)temporary 10)brilliant 11)stand a chance 12)employment 13）turn against

1)into 2)at 3)Before 4)car 5)station 6)confirmed 7)injured 8)drunk 9)jail 10)charged 11)court 12)dismissed 13)but 14)fine 15)where 16)killing 17)from 18)up 19)fine 20)free 21)not 22)who 23)drunken/drunk 24)or 25)received 26)such 27)why 28)injured

翻譯

1)發(fā)言人（spokesman）明確表示總統(tǒng)在任何情況下都不會(huì)取消（cancel）這次旅行。

The spokesman made it clear that the President would not cancel the trip under any circumstances.2)杰克對書架上那些書一本也不了解，所以他的選擇是很隨意的。Jack didn't know anything about any of the books on the bookshelf, so his choice was quite arbitrary.3)隨后發(fā)生的那些事件再次證明了我的猜疑（suspicions）是對的。(confirm)The subsequent events confirmed my suspicions once again.4)我認(rèn)為我們應(yīng)該鼓勵(lì)中學(xué)生在暑假找臨時(shí)工作。

I think we should encourage high school students to find temporary jobs / employment during their summer holidays.5)令我們吃驚的是，這位常被贊為十分正直的州長（governor）竟然是個(gè)貪官（corrupt official）。

To our surprise, the governor who had often been praised for his honesty turned out to be a corrupt official.6)少數(shù)工人得到提升（be promoted），與此同時(shí)卻有數(shù)百名工人被解雇。

A few workers were promoted, but meanwhile hundreds of workers were dismissed.7)如果有機(jī)會(huì)，約翰也許已成為一位杰出的畫家了。(given)Given the chance, John might have become an outstanding painter.8)數(shù)小時(shí)后，有人看見那個(gè)男孩在林子里瞎轉(zhuǎn)。

Several hours later, the boy was found wandering around in the woods.

第五篇：計(jì)算機(jī)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題

《計(jì)算機(jī)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》復(fù)習(xí)題

一、選擇題

1.下列數(shù)中最大的數(shù)是（A）。A．（10011001）2 B。（227）8 C。（98）16 D。（152）10 2.下列有關(guān)運(yùn)算器的描述中，（C）是正確的。

A.只做算術(shù)運(yùn)算，不做邏輯運(yùn)算 B.只做加法

C.能暫時(shí)存放運(yùn)算結(jié)果 D.既做算術(shù)運(yùn)算，又做邏輯運(yùn)算 3.透明性是指（A）。

A．某一事物或?qū)傩詫?shí)際存在，但從某種角度來看好象不存在，或者說看不出來。B．某一事物或?qū)傩圆淮嬖?，但感覺好象存在，或者說看起來存在。

C．某一事物或?qū)傩詫?shí)際存在，但從任何角度來看好象不存在，或者說看不出來。D．某一事物或?qū)傩圆淮嬖?，但從某種角度來看好象存在，或者說看起來存在。4.浮點(diǎn)數(shù)中尾數(shù)的位數(shù)主要影響（D）。A．可表示數(shù)在數(shù)軸上分布的離散程度 B．可表示數(shù)的范圍和精度 C．可表示數(shù)的范圍 D．可表示數(shù)的精度

5.I/O的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，包括主存、CPU利用率、（D）、I/O速度和系統(tǒng)的兼容性等。

A．指令執(zhí)行速度 B．I/O訪問速度 C．系統(tǒng)總線 D．系統(tǒng)吞吐量

6.設(shè)由M1和M2構(gòu)成二級存儲(chǔ)層次，其空間關(guān)系為CPU－M1－M2，則下列關(guān)于命中率H的描述中正確的是(A)。

A．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1中訪問到的概率 B．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M2中訪問到的概率

C．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1或M2中訪問到的最大概率 D．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1或M2中訪問到的最小概率 7.設(shè)置“相關(guān)專用通路”解決通用寄存器數(shù)相關(guān)問題的代價(jià)是（D）。A．浪費(fèi)人力 B．浪費(fèi)財(cái)力 C．降低速度 D．增加設(shè)備 8.CPU主要包括（B）。

A.控制器 B.控制器、運(yùn)算器、cache C.運(yùn)算器和主存 D.控制器、ALU和主存 9.設(shè)變址寄存器為X，形式地址為D，（X）表示寄存器X的內(nèi)容，這種尋址方式的有效地址為（A）。

A.EA=(X)+D B.EA=(X)+(D)C.EA=((X)+D)D.EA=((X)+(D))10.定點(diǎn)16位字長的字，采用2的補(bǔ)碼形式表示時(shí)，一個(gè)字所能表示的整數(shù)范圍是（A）。15 15 15 A-2~ +（2-1）B-（2–1）~ +（2–1）15 15 15 15C-（2+1）~ +2D-2 ~ +2 11.交叉存貯器實(shí)質(zhì)上是一種（A）。A 模塊式存貯器，它能并行執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立的讀寫操作 B 模塊式存貯器, 它能串行執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立的讀寫操作

C 整體式存貯器，它能并行執(zhí)行一個(gè)獨(dú)立的讀寫操作 D 整體式存貯器，它能串行執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立的讀寫操作

12.流水CPU 是由一系列叫做“段”的處理線路所組成，和具有m個(gè)并行部件的CPU相比，一個(gè) m段流水CPU（A）。

A 具備同等水平的吞吐能力 B不具備同等水平的吞吐能力 C 吞吐能力大于前者的吞吐能力 D吞吐能力小于前者的吞吐能力 13.CRT的分辨率為1024×1024像素，像素的顏色數(shù)為256，則刷新存儲(chǔ)器的容量為（B）。A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 14.為了便于實(shí)現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的辦法是采用（B）。A 通用寄存器 B 堆棧 C 存儲(chǔ)器 D 外存 15.微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令的關(guān)系是（B）。A.每一條機(jī)器指令由一條微指令來執(zhí)行

B.每一條機(jī)器指令由一段微指令編寫的微程序來解釋執(zhí)行 C.每一條機(jī)器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 D.一條微指令由若干條機(jī)器指令組成

16.目前我們所說的個(gè)人臺(tái)式商用機(jī)屬于（D）。

A.巨型機(jī) B.中型機(jī) C.小型機(jī) D.微型機(jī) 17.EPROM是指（D）。

A.讀寫存儲(chǔ)器 B.只讀存儲(chǔ)器

C.可編程的只讀存儲(chǔ)器 D.光擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器 18.設(shè)［X］補(bǔ)=1.x1x2x3x4，當(dāng)滿足（A）時(shí)，X >-1/2成立。

Ａ．x1必須為1，x2x3x4至少有一個(gè)為1 Ｂ．x1必須為1，x2x3x4任意 Ｃ．x1必須為0，x2x3x4至少有一個(gè)為1 Ｄ．x1必須為0，x2x3x4任意 19.在主存和CPU之間增加cache存儲(chǔ)器的目的是（C）。A.增加內(nèi)存容量 B.提高內(nèi)存可靠性

C.解決CPU和主存之間的速度匹配問題 D.增加內(nèi)存容量，同時(shí)加快存取速度 20.系統(tǒng)總線中地址線的功能是（D）。

A.用于選擇主存單元地址 B.用于選擇進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備

C.用于選擇外存地址 D.用于指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址 21.采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每傳送一個(gè)數(shù)據(jù)要占用（D）的時(shí)間。

A.一個(gè)指令周期 B.一個(gè)機(jī)器周期 C.一個(gè)時(shí)鐘周期 D.一個(gè)存儲(chǔ)周期 22.若浮點(diǎn)數(shù)用補(bǔ)碼表示，則判斷運(yùn)算結(jié)果是否為規(guī)格化數(shù)的方法是（C）。A 階符與數(shù)符相同為規(guī)格化數(shù) B 階符與數(shù)符相異為規(guī)格化數(shù)

C 數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)字相異為規(guī)格化數(shù) D數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)字相同為規(guī)格化數(shù)

23.用某個(gè)寄存器中操作數(shù)的尋址方式稱為（C）尋址。A 直接 B 間接 C 寄存器直接 D 寄存器間接 24.同步控制是（C）。A 只適用于CPU控制的方式 B 只適用于外圍設(shè)備控制的方式 C 由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制的方式 D 所有指令執(zhí)行時(shí)間都相同的方式

25.匯編語言程序經(jīng)（）的（）轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序。A A．匯編程序，翻譯 B．編譯程序，解釋 C．微指令程序，解釋 D．應(yīng)用程序包，翻譯

26.透明性是指客觀存在的事物或?qū)傩裕―）看不到。A．從軟件角度 B．從硬件角度 C．從任何角度 D．從某種角度 27.（B）是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)研究的內(nèi)容。A．寄存器組織 B．器件技術(shù)

C．I/O結(jié)構(gòu) D．專用部件的設(shè)置

28.數(shù)據(jù)表示指的是能由（A）直接識(shí)別和引用的數(shù)據(jù)類型。A．硬件 B．軟件 C．機(jī)器語言 D．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

29.為避免浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中因?qū)﹄A造成的精度和有效值的過多損失，在機(jī)器中階碼一般采用（D）進(jìn)制。

A．十六進(jìn)制 B．十進(jìn)制 C．八進(jìn)制 D．二進(jìn)制

30.低性能單用戶計(jì)算機(jī)I/O系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮解決好（A）在速度上的巨大差距。A．CPU、主存、I/O設(shè)備

B．CPU、I/O設(shè)備、磁盤控制器

C．磁盤控制器、設(shè)備控制器、總線控制器 D．硬盤、軟盤、光盤

二、填空題

1．總線按用途分為 和 兩類。專用，非專用

2．段頁式存儲(chǔ)管理是把 機(jī)械等分成固定大小的頁，按模塊分成段，每個(gè)段又分成與主存頁面大小相同的頁。主存，程序 3．在流水線相關(guān)處理中，采用異步流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生 和?！皩?寫相關(guān)” “先讀后寫相關(guān)”

4．主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是__________、__________、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。

存儲(chǔ)容量 存取時(shí)間

5．運(yùn)算器的兩個(gè)主要功能是：__________，__________。算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算

6．存儲(chǔ)器和CPU連接時(shí)，要完成__________的連接；__________的連接和__________的連接，方能正常工作。地址線 數(shù)據(jù)線 控制線

7．虛擬存儲(chǔ)器指的是__________層次，它給用戶提供了一個(gè)比實(shí)際__________空間大得多的__________空間.主存— 外存 主存 虛擬地址

8.計(jì)算機(jī)硬件由___ ____、__ _____、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。運(yùn)算器，控制器

9.八進(jìn)制數(shù)37.4Q轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為__________。11111.1B 10.在浮點(diǎn)加減法運(yùn)算過程中，在需要_________或__________時(shí)，尾數(shù)向右移位。

對階，向右規(guī)格化

11.指令通常由_________和__________兩部分組成。操作碼，地址碼 12.要組成容量為4K*8位的存儲(chǔ)器，需要_____片4K*1位的靜態(tài)RAM芯片并聯(lián)，或者需要__ _片1K*8位的靜態(tài)RAM芯片串聯(lián)。8，4 13.根據(jù)目前常用的存儲(chǔ)介質(zhì)可以把存儲(chǔ)器分為___________、_________和光存儲(chǔ)器三種。磁表面存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

14.主機(jī)CPU和IOP之間的通信，原則上是通過共享_________來實(shí)現(xiàn)的。主存儲(chǔ)器 15．DMA數(shù)據(jù)傳送過程可以分為________、數(shù)據(jù)塊傳送和__________三個(gè)階段。傳送前預(yù)處理，傳送后處理

16.漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、傳輸和檢索的代碼稱為漢字______，漢字輸入碼到該代碼的變換由______來完成。內(nèi)碼，代碼轉(zhuǎn)換程序

17.顯示器的刷新存儲(chǔ)器（或稱顯示緩沖器）的容量是由_________和_________決定的。圖象分辨率，灰度級

18.80386支撐的兩種操作方式是_______和________。實(shí)方式，保護(hù)方式 19．磁表面存儲(chǔ)器主要技術(shù)指標(biāo)有______、______、______、數(shù)據(jù)傳輸率。存儲(chǔ)密度、存儲(chǔ)容量、平均存取時(shí)間

20.主機(jī)CPU和IOP之間的通信，原則上是通過共享_________來實(shí)現(xiàn)的。主存儲(chǔ)器

三、問答題

1． 軟件和硬件在什么意義上是等效的？在什么意義上又是不等效的？ 答：（1）等效性：軟件和硬件在邏輯功能上是等效的。

（2）軟件的功能可用硬件或固件完成。（3）硬件的功能也可用軟件模擬完成。

（4）不等效性：軟件和硬件實(shí)現(xiàn)的性能價(jià)格比不同，實(shí)現(xiàn)的難易程度不同。

2． Huffman壓縮概念的基本思想是什么？

答：Huffman壓縮概念的基本思想是：當(dāng)各種事件發(fā)生概率不均等時(shí)，采用優(yōu)化技術(shù)對發(fā)生概率最高的事件用最短的位數(shù)來表示，而對發(fā)生概率較低的事件，允許用較長的位數(shù)來表示。

3． 什么是中斷源？簡要說明中斷分類的目的。答：（1）中斷源：引起中斷的來源。

（2）中斷分類目的：中斷源很多，若都形成單獨(dú)程序入口，則硬件復(fù)雜，代價(jià)大，故進(jìn)行分類。

（3）中斷分類方法：把性質(zhì)相近的中斷源歸為一類。

4． 說明在頁式虛擬存儲(chǔ)器管理中，為什么要使用快表（TLB表），它與保存在內(nèi)存中的頁表是什么關(guān)系？

答：（1）程序具有局部性，對頁表內(nèi)各行的使用不是隨機(jī)的，而是簇聚在一起的，即在一段時(shí)間內(nèi)只使用到表中很少的幾行。

（2）所以，可以使用一個(gè)比全部的頁表的內(nèi)容少很多的目錄表（即快表）來提高查找的時(shí)間?？毂碛址QTLB，它是頁表的一小部分。

（3）快表用相聯(lián)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。

（4）快表由成對的虛頁號(hào)和實(shí)頁號(hào)組成。

5． 試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式

答：設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為Tb，平均找到時(shí)間為Ts，平均等待時(shí)間為TL，讀寫一塊信息的傳輸時(shí)間為Tm，則：Tb=Ts＋TL＋Tm。假設(shè)磁盤以每秒r的轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個(gè)字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個(gè)字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的時(shí)間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

6． 舉例說明什么是部件級流水、處理機(jī)級流水和系統(tǒng)級流水

答：（1）部件級流水是指構(gòu)成處理機(jī)部件內(nèi)各子部件之間的流水，如運(yùn)算器內(nèi)浮點(diǎn)加運(yùn)算的流水

（2）處理機(jī)級流水是指構(gòu)成處理機(jī)各個(gè)部件之間的流水，如取指、分析和執(zhí)行操作的流水

（3）系統(tǒng)級流水是指系統(tǒng)的多個(gè)處理機(jī)之間的流水，如宏流水

7． 說明程序查詢方式與中斷方式各自的特點(diǎn)。

答：程序查詢方式，數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間的傳送完全靠計(jì)算機(jī)程序控制，優(yōu)點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，缺點(diǎn)是CPU效率低，中斷方式是外圍設(shè)備用來“主動(dòng)”通知CPU，準(zhǔn)備輸入輸出的一種方法，它節(jié)省了CPU時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些。

8． 在寄存器—寄存器型，寄存器—存儲(chǔ)器型和存儲(chǔ)器—存儲(chǔ)器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最長？哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最短？為什么？

答：寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快,存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型執(zhí)行速度最慢。因?yàn)榍罢卟僮鲾?shù)在寄存器中，后者操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，而訪問一次存儲(chǔ)器所需的時(shí)間一般比訪問一次寄存器所需時(shí)間長。

9． 試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式。

答：設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為Tb，平均找到時(shí)間為Ts，平均等待時(shí)間為TL，讀寫一塊信息的傳輸時(shí)間為Tm，則：Tb=Ts＋TL＋Tm。假設(shè)磁盤以每秒r的轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個(gè)字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個(gè)字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的時(shí)間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

10． 試述由中間開始的設(shè)計(jì)思路及其優(yōu)點(diǎn)。答：

“由中間開始”設(shè)計(jì)思路：先定義軟、硬件交界面，然后由這個(gè)中間點(diǎn)分別往上、往下進(jìn)行軟件和硬件設(shè)計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）既考慮到現(xiàn)有的硬器件，又考慮到可能的應(yīng)用所需的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（2）軟件和硬件并行設(shè)計(jì)。（3）縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期。（4）設(shè)計(jì)過程中可交流協(xié)調(diào)。

（5）是一種交互式的、較好的設(shè)計(jì)方法。

11． 簡述幾種耦合度的特征。答：

（1）耦合度反映多機(jī)系統(tǒng)中各機(jī)間物理連接的緊密度和交叉作用能力的強(qiáng)弱。（2）耦合度有三種：最低耦合、松散耦合和緊密耦合。

（3）最低耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：各計(jì)算機(jī)之間除通過某種存儲(chǔ)介質(zhì)外無物理連接，也無共享的聯(lián)機(jī)硬件資源。（4）松散耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：多臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通道或通信線路實(shí)現(xiàn)互連，共享某些如磁盤、磁帶等外圍設(shè)備。

（5）緊密耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：多臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)總線或高速開關(guān)互連，共享主存，有較高的信息傳輸速率，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集一級、任務(wù)級、作業(yè)級并行。

12.簡述頁式存儲(chǔ)管理的地址變換過程，并畫圖示意。

答：

（1）頁式存貯管理方式將主存空間和程序空間都機(jī)械等分成大小相同的頁面，程序的起點(diǎn)必須處在主存中某一個(gè)頁面位置的起點(diǎn)。

（2）頁式存儲(chǔ)管理的多用戶虛地址表示為：用戶標(biāo)志＋用戶虛頁號(hào)＋頁內(nèi)位移。（3）地址變換過程：

① 由用戶標(biāo)志找到相應(yīng)的頁表基址寄存器，找出該程序的頁表基址。② 由頁表基址和用戶虛頁號(hào)找到頁表中相應(yīng)表項(xiàng)。③ 若裝入位＝“1”，表明該頁已裝入主存，否則產(chǎn)生缺頁中斷，從輔存中調(diào)頁到主存。④ 形成主存地址：實(shí)頁號(hào)＋頁內(nèi)位移。（4）示意圖：參考教材第92頁圖4.13。

13.簡述段式存儲(chǔ)管理的地址變換過程，并畫圖示意。

答：

（1）段式存貯管理將程序按邏輯意義分段，用段表中每一行的裝入位來記錄程序中每個(gè)段是否已裝入了主存。

（2）段式存儲(chǔ)管理的多用戶虛地址表示為：程序號(hào)＋段號(hào)＋段內(nèi)位移。（3）地址變換過程：

① 由程序號(hào)找到相應(yīng)的段表基址寄存器，找出該程序的段表基地址和段表長度。② 若段表長度>段號(hào)，則越界，否則正常。③ 按段表基址和段號(hào)找到段表中相應(yīng)的一行。④ 若裝入位＝“1”，表明該段已裝入主存，否則產(chǎn)生缺段中斷，從輔存中調(diào)段到主存。⑤ 形成主存地址：段表中相應(yīng)行的段在主存的起始地址+段內(nèi)位移。（4）示意圖：參考教材第90頁圖4.11。

14.集中式仲裁有幾種方式？畫出獨(dú)立請求方式的邏輯圖，說明其工作原理。答：有三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式、獨(dú)立請求方式。獨(dú)立請求方式結(jié)構(gòu)圖如圖：

15.CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC，一個(gè)狀態(tài)條件寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（1）標(biāo)明圖中四個(gè)寄存器的名稱。

（2）簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。

（3）簡述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存 / 取訪問的數(shù)據(jù)通路。

答：

（1）a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器 DR，b為指令寄存器 IR，c為主存地址寄存器，d為程序計(jì)數(shù)器PC。

（2）主存 M →緩沖寄存器 DR →指令寄存器 IR →操作控制器。(3)存貯器讀 ：M →DR →ALU →AC 存貯器寫 ：AC →DR →M