【系统分析师之路】第十二章计算机组成与体系结构（习题汇总）

■知识点汇总

■习题汇总

01.Flynn分类法根据计算机在执行程序过程中（）的不同组合，将计算机分为四类，当前主流的多核计算机属于（）计算机。
A.指令流和数据流
B.数据流和控制流
C.指令流和控制流
D.数据流和总线宽带
A.SISD
B.SIMD
C.MISD
D.MIMD

解答：答案选择A｜D。
MISD：多指令单数据流。只有理论上存在的可能性。
SIMD：单指令多数据流。它的代表有超级向量处理器，阵列处理机，并行处理机。它的关键特征是各处理器以异步的方式执行同一条指令。

02.以下关于复杂指令集计算机弊端的叙述中，错误的是（）。
A.指令集过分庞杂
B.每条复杂指令需要占用过多的CPU周期
C.CPU中的寄存器过多，利用率低
D.强调数据控制，导致设计复杂，研制周期长

解答：答案选择C。只有精简指令集才操作寄存器，复杂指令集是因为变长和指令繁多等缘故，所以利用率才不高。精简指令集适用于流水线技术中，它可有效支持高级语言。

03.设每条指令由取址，分析和执行三个部件完成，并且每个部件的执行时间均为t。若采用常规标量单流水线处理机（即该处理器的度为1），连续执行16条指令，则共耗时（）t；若采用度为4的超标量流水线处理机，连续执行上述16条指令，则共耗时（）t。
A.16
B.18
C.32
D.48
A.4
B.5
C.6
D.8

解答：答案选择B|C。流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种并行处理实现技术。而超标量流水线就是多条流水线并行执行。它的理论公式 (t1+t2+…tk) + (n-1)*△t；在流水线计算公式中，k是流水线段数。
常规标量单流水线处理机=3+（16-1）*1=18；
采用度为4的超标量流水线处理机的耗时是，3+（16/4-1）*1=6。

04.系统可靠性的简单度量时平均故障间隔时间（MTBF），其计算公式是（）；软件可用性是指在某个给定时间片上程序能够按照需求执行的概率，其定义为（）
A.MTTR+MTTF
B.MTTF-MTTR
C.MTTR-MTTF
D.MTTF×MTTR
A.可用性=MTTF/（MTTF+MTTR）*100%
B.可用性=MTTR/（MTTF+MTTR）*100%
C.可用性=MTTF/（MTTF⁻MTTR）*100%
D.可用性=MTTR/（MTTF⁻MTTR）*100%

解答：答案选择A｜A。

平均无故障时间MTTF(Mean Time To Failure)定义为从t=0时到故障发生时系统的持续运行时间的期望值。
平均故障修复时间MTTR(Mean Time to Repair)修复率是指单位时间内可修复系统的平均次数。
平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)MTBF = MTTR+MTTF。
平均故障修复时间MTTR一般很小，有时候可以忽略不计。
可用性等于平均无故障时间除以平均故障间隔时间。

05.1台服务器、3台客户机和2台打印机构成了一个局域网。在该系统中，服务器根据某台客户机的请求，将数据在一台打印机上输出。设服务器、各客户机及各打印机的可用性分别为a、b、c，则该系统的可用性为（）。

A．ab3c3
B．a(1-b³)(1-c²)
C．a(1-b)³(1-c)²
D．a(1-(1-b³))(1-(1-c)²)

解答：答案选择D。可将2台打印机看成是一个并联子系统(该并联子系统的可用性为1-(1-c)(1-c)=1-(1-c)²)，3台客户机也看成是一个并联子系统(此并联子系统的可用性为1-(1-b)(1-b)(1-b)=1-(1-b³)。

06.利用海明码(Hamming Code)纠正单比特差错的差错控制技术中，如果加入6位信息位，则冗余位最多为()位。
A.2
B.3
C.4
D.5

解答：答案选择C。海明码中使用2的平方来当冗余位，不是2的几次方的都是信息位。也就是2的0次方=1，2的1次方=2，2的平方=4，2的三次方=8，这四个就是冗余位。其余位：3，5，6，7，9，10就是信息位。
CRC码一般冗余位放在最后，海明码则不同，它把冗余校验码放在当中。海明码其实就是多种奇偶校验柔和在一起来进行的。

07.某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要10ms，文件在磁盘上非连续存储，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和2ms，则读取一个100块的文件需要（）ms的时间。
A.10200ms
B.11000ms
C.11200ms
D.20200ms

解答：答案选择D。读取1块文件需要时间=寻道时间+等待时间=10ms*10个磁道+（旋转延迟时间100ms+传输时间2ms）=202ms

08.计算机的存储系统采用分级存储体系的理论依据是() 。目前，计算机系统中常用的三级存储体系是() 。
A.存储容量、价格与存取速度间的协调性
B.程序访问的局部性
C.主存和CPU 之间的速度匹配
D.程序运行的定时性
A.寄存器、内存、外存
B.寄存器、Cache、内存
C.Cache、主存、辅存
D.L0、L1、L2三级Cache

解答：答案选择B|C。计算机的存储系统采用分级存储体系的理论依据就是程序的局部性，这个理论的基本含义是指程序执行时，往往会不均匀地访问内存，有些会被频繁访问，有些则少有问津。因此可以将经常访问的数据放在内存中，不经常访问的可以放在辅存中。也有人将存储器层次分为四层，是将CPU内部的寄存器也看作是存储器的一部分。

09.在高速缓冲存储器（Cache）–主存层次结构中，地址映像以及数据交换由()完成。
A.硬件
B.微程序
C.软件
D.DMA控制器

解答：答案选择A。在程序的执行过程中，Cache与主存的地址映射是由硬件自动完成的。
地址映像：把主存地址空间映像到Cache地址空间，即按某种规则把主存的块复制到Cache中。
Cache和主存都被分成若干个大小相等的块，每块由若干个字节组成，主存和Cache的数据交换是以块为单位，需要考虑二者地址的逻辑关系。

10.按照Cache地址映像的块冲突概率，从高到低排列的是（）。
A.全相联映像→直接映像→组相联映像
B.直接映像→组相联映像→全相联映像
C.组相联映像→全相联映像→直接映像
D.直接映像→全相联映像→组相联映像

解答：答案选择B。

直接相联映像的特点是硬件电路较为简单，但是冲突率高。
全相联映像的特点是电路难于设计和实现，只适用于小容量的Cache，冲突效率低
组相联映像介入上面两者之间。

11.内存按字节编址，利用8k*4bit的存储器芯片构成84000H到8FFFFH的内存，共需()片。
A.6
B.8
C.12
D.24

解答：答案选择C。首先8FFFFH+1=90000H。90000H-84000H=C000H。把C转化为2进制为1100，那么C000H的二进制表示就是1100,0000,0000,0000。
2¹⁵和2¹⁴。其中2的10次方就是1K。那么2¹⁵就是2⁵*1K+2⁴*1K=16K+32K=48K。
又因为内存按字节编址，也就是说每一个地址空间对应8个bit位。
48K * 8bit / 8 * 4bit=12片。

12.假设某磁盘的每个磁道划分成11个物理块，每块存放一个逻辑记录，逻辑记录R0，R1，R9，R10存放在统一磁道上，记录的存放顺序如下图所示。

如果磁盘的旋转周期为33ms，磁头当前处在R0的开始处，若系统使用单缓冲区顺序处理这些记录，每个记录处理时间为3ms，则处理11个记录的最长时间为（）。若对存储进行优化分布后，处理11个记录的最少时间为（）。
A.33ms
B.336ms
C.366ms
D.376ms
A.33ms
B.66ms
C.86ms
D.93ms

物理块	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
逻辑记录	R0	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9	R10

解答：答案选择C|B。一共有11个物理块，旋转周期为33ms，那么每旋转一个物理块需要3ms，根据题意处理一个物理块也需要3ms。
在最优的情况下每读一个数据3ms后，旋转3ms，下一个数据块正好是下一个想要读的，那么11物理块 * (3ms + 3ms)= 66ms。
当然要满足最优的方案，物理块存放的顺序应该是 R0，空，R1，空，R2，空，R3…。这也就需要优化分布以后的方案。
最长时间也就是最坏的情况。什么时候最糟糕呢？就是读一个数之后，在读下一个数之前磁头需要旋转一周33ms。
(30ms+3ms)*10+3ms=366ms。

进击的横打

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