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。

5、简述更新主存内容的写回法和写直达法的基本原理。

7、简述数据描述符和标志符的差别。

9、简述中断系统的主要功能和要求。

12、22．简述标志符数据表示的主要优点。

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。

16、

17、

18、

19、

(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 br> (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 未建立时 ，送出“总线可用”信 ，串行送往各部件；
3 未发“总线请求”信 的部件将“总线可用”信 继续传给下一个部件 ；
4 发过“总线请求”信 的部件 停止发送“总线可用”信 ；
5 该部件建立“总线忙”信 并去除“总线请求”信 ，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 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 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 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 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 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 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 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/h1>

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 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。

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：

90、简述数据描述符和标志符的差别。

94、简述数据流计算机存在的问题。

96、简述 CISC存在的问题。

100、简述器件的发展对系统结构和组成影响。

102、简述专用总线的概念并说明专用总线的优点和缺点。

104、简述阵列机与流水线处理机相比的特点。

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。

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。

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：

113、29. 有一个虚拟存储器，主存有 4 个实页，页 为 0~3，程序有 8 个虚页，页 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 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。

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

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。

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。

127、26. 简述超标量处理机的工作方式和特点。

129、

130、简述设计 RISC结构采用的基本技术。

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)。

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、

139、 简述脉动阵列结构的特点。