专升本计算机系统结构试卷答案.pdf

计算机系统结构是计算机科学中的核心课程，主要研究计算机硬件、软件以及它们之间的相互作用。试卷中的问题涵盖了多个关键概念，让我们一一解析。 1. 冯·诺依曼结构：最早的冯·诺依曼结构计算机是以运算器为中心的，它包括了五大基本部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。这种结构定义了数据和指令以相同的形式存储，以顺序执行的方式工作。 2. 同构型和异构型多处理机：同构型多处理机通过资源共享提高并行性，而异构型多处理机则通过资源重复实现并行计算，例如不同类型的处理器协同工作。 3. 系列机：由同一厂家生产的、系统结构相同的，但组成和实现不同的计算机称为系列机，通常指的是同一产品线的不同型号。 4. 并行性等级：并行性等级从低到高分为位串字串、位并字串、位串字并、全并行，这表示数据处理的并行程度逐渐增加。 5. 扩展编码原则：扩展编码要求所有的短码都不能是长码的前缀，以避免解码时的歧义。 6. RISC指令集：RISC（精简指令集计算机）的特点是简化指令，优化处理器设计。指令集中的ADD R4，[1000]属于寻址复杂指令，不属于RISC。 7. 指令重叠解释：重叠解释方式相比顺序解释，能提高两条或两条以上的指令执行速度，因为它允许在一条指令执行的同时进行下一条指令的解码。 8. 虚拟存储器地址变换：虚拟存储器将虚地址转换为辅存物理地址，通过页表机制实现。 9. 主存访问命中率：要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到理想值，至少需要保证主存访问命中率为0.99。 10. 替换算法：该算法解决的是当页面失效时，选择哪个主存页面进行替换的问题，以保持内存的有效利用率。 11. RISC与CISC速度差异：RISC执行速度快是因为其指令平均执行周期数少，且指令集精简。 12. 输入输出系统透明性：输入输出系统硬件的功能对应用程序员是透明的，意味着程序员无需关心底层硬件的具体操作。 13. I/O系统最大流量：由多个通道组成的I/O系统，最大流量是各通道最大流量之和。 14. 通道方式输入输出：对于高速设备如磁盘，适合连接选择通道，因为选择通道可以按需快速选择并处理多个设备。 15. 线性流水线最大吞吐率：与最慢的功能段执行时间有关，因为流水线性能受限于最慢的部分。 16. 超标量流水线调度：不采用乱序发射乱序完成的方法，因为它可能导致指令依赖性和数据冲突问题。 17. 流水线性能指标：在5个功能段的线性流水线上，最差的性能指标可能是效率，即实际完成任务的时间与理论最小时间的比率。 这些知识点展示了计算机系统结构中的核心概念，如计算机架构、并行处理、虚拟存储、输入输出管理、流水线处理和指令集设计等。理解和掌握这些知识点对于专升本计算机系统结构的学习至关重要。