简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)
1. 什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？
答：虚拟存储器是以主存与辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器。虚拟存储器的地址空间可以大到CPU的最大寻址范围。为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器，其余的地址空间映像到外存储器，这样使得存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。 2. 并行处理计算机除分布处理、MPP和机系统外，还有哪4种基本结构？及他们各自解决的基本问题？
答：流水线计算机，阵列处理机，多处理机，数据流计算机。流水线计算机解决拥塞控制，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断 处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行 算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。多处理机解决处理机间互连和存储器组织等硬件结构，存储管理，资源分配，任务分解，系统死锁的防止，进程间的通讯和同步，多处理机的调度，系统保护等操作系统，高效并行算法和并行语言的设计等问题。数据流计算机主要研究合适的硬件组织和结构，数据流程序图，能高效并行执行数据流语言以及解决目前数据流机存在的某些问题。
3. 简述超长指令机系统设计的基本原则。
答：超长指令机系统设计的原则：
(1)设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令；
(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件；
(3)含有大量的数据流通路和功能部件，由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单；
(4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。
4. 以IBM370为例说明为什么把中断分类以及分成几类。
答：为处理一个中断请求，要调出相应的中断处理程序，如果中断源数少，则可用中断系统硬件直接形成相应中断服务程序入口，但对中大型多用途机器，中断源数目很多，若为每个中断源单独形成入口，不仅硬件实现难，代价大，而且在中断处理上没有必要，因不少中断源性质比较接近，可归成几类 ，这样可以对每类给定一个中断服务程序入口，再由软件分支转入相应中断处理部分，这样可以大大简化形成中断处理程序入口地址形成硬件。IBM370将中断分成6类，它们是机器校验、管理程序调用、程序性、外部、输入/输出、重新启动。 5. 采用重叠方式解决访主存冲突问题。具体的解决办法是什么？
答：采用重叠方式要解决好“取指k+1”和“分析k”在时间上重叠时的访主存冲突问题。
具体的解决办法有三种：
(1)将操作数与指令分开放在两个各自独立编址，又可同时访问的存储器中。缺点是主存总线控制及软件设计都比较麻烦。
(2)让主存采用多个分体交叉地并行的组成方式。存在的问题有时会发生分体冲突而无法并行。
(3)在采用多分体交叉的并行主存基础上，再增设采用先进先出方式工作的指令缓冲器，让主存能插空将后续的指令预取进指令缓冲器。
简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30中国体育报分)
1. 简述实现软件移植的统一高级语言途径存在的问题。
答案：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， 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。
2. 简述设计RISC结构采用的基本技术。
答案：设计RISC结构用的基本技术有：
(1)按RISC一般原则设计；
(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。
3. 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1、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)
答案：要求中断处理次序为1、2、生与活3、4，即要求：
中断处理程序1应屏蔽其他所有中断请求，包括同级的其他请求，以保证中断处理程序1能优先执行完；
中断处理程序2屏蔽中断请求2、3和4，并对中断请求1开放；
中断处理程序3屏蔽中断请求3和4，并对中断请求l和2开放；
中断处理程序4屏蔽中断请求4，并对中断请求1、2和3开放。)
由此可得出各级中断处理程序的中断级屏蔽位，如下表
中断请求中断处理程序级别中断级屏蔽位123411*********1330011440001
简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)
1. 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
答案：系统结构设计考虑是否要设置乘法指令；计算机组成设计考虑是否要配置高速的乘法器；计算机实现考虑的是组成高速乘法器或加法—移位器的器件集成度、类型、数量以及微组装技术。
2. 简述设计RISC的一般原则。
答案：设计RISC的一般原则：
（1）确定指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其它功能的指令，大大减少指令条数，使之一般不超过100条；
（2）减少指令系统所用寻址方式种类，一般不超过两种；
（3）让所有的指令都在一个机器周期内完成；
（4）扩大通用寄存器数，一般不少于32个，尽量减少访存，只有存取指令访存；
（5）为提高指令执行速度，大多数指令都用硬联控制实现，少数指令才用微程序实现；
（6）通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。（以上每点1分）
3. CPU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。
答案：（1）回写法:CPU只写入Cache,不写入主存,仅当Cache块替换时,才先写回主存后再替换。这种方法要求对每个Cache块增加一个修改位的资源开销；
（2）写直达法：CPU每次写Cache的同时，也通过直接通路写入主存。这种方法要增加写主存的时间开销。
4. 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。
答案：全局性相关是指转移指令与其后续指令之间的相关。（2分）处理方法有：
（1）猜测法，猜选其中一个分支继续流入，待条件码形成后再决定是继续执行，还是作废，按另一条重新流入；
（2）提前形成转移所需的条件，包括指令内或程序段内条件码的提前生成；
（3）加快短循环程序的处理，判断如属于短循环，将循环体各指令一次取入指令缓冲器中，停止预取指令；猜选分支恒选循环分支。
(4)采取延迟转移，不必增加硬件，在编译生成目标指令程序时，将转移指令与其前面不相关的一条或多条指令交换位置，让成功转移总是延迟到在这一条或多条指令执行之后再进行。
1. 简述多处理机要解决的主要技术问题(至少写出6个)。
答案：(1)硬件结构，解决好处理机、存储器模块及I/O子系统间的互连；
(2)最大限度开发系统的并行性，以实现多处理机各级的全面并行；
(3)任务的粒度选择，使并行度高，辅助开销小；
(4)解决好处理机中各并行任务和进程间的同步问题；
(5)解决好处理机调度、任务调度和资源分配，防止死锁；
(6)一旦某处理机发生故障，如何对系统进行重新组织而不使其瘫痪；
(7)多处理机机数增多后，如何能给编程者提供良好的编程环境，减轻程序的复杂性。
3. 实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制?
答案：(1)软件移植的途径主要有：统一高级语言，设计系列机，模拟与仿真。(2)统一高级语言，可以解决结构相同或完全不同的机器间的软件移植，从长远看是方向，但目前难以解决，只能作相对统一。
(3)系列机，只能实现同一系列内的软件兼容，虽然允许发展变化，但兼容的约束反过来会阻碍系统结构取得突破性的进展。
(4)模拟与仿真，模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。轻烧白云石
4. 什么是全排列网络?实现全排列网络有哪两种方法?
答案：(1)在多级互连网络中，能实现两对或多对入、出端之间的连接时，都不会发生数据传送
路径的冲突，具有这类性质的互连网络称为全排列网络；己二腈
(2)实现全排列网络的两种方法为：
①在多级互连网络的输出端设置锁存器，使数据在时间上顺序通行两次。
②将两个多级互连网络，即一个正网络和一个逆网络串接起来，合并掉中间完全重复的一级，级成十七大以来的成就2log2N-1级的多级网络。
5. 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?
答案：(1)在CPU中设置通用寄存器，让运算直接在CPU的通用寄存器中进行，减少与主存的效。
(2)采用存储器的多体交叉并行存取来提高主存的等效速度。
(3)采用Cache存储器。
1. 简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。
chd答案：（1）时间重叠：引入时间因素，是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。
（2）资源重复是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。
（3）资源共享，是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源，来提高其利用率，相应也就提高了系统的性能。
2. 简述使用多处理机的目的和多处理机具备的特点。
答案：使用多处理机的目的：一是用多台处理机进行多任务处理协同求解一个大而复杂的问题来提高速度，二是依靠多余的处理机及其重组来提高系统的可靠性、适应性和可用性。处理机具备的特点：
（1）结构灵活性；（2）程序并行性；（3）并行任务派生；（4）进程同步；（5）资源分配和任务调度。
3. 简述流水处理机处理全局性相关的各种办法。
答案：（1）猜测法。猜选其中一个分支继续流入，待条件码形成后再决定是继续执行，还是作废，按另一分支重新流入。
（2）加快和提前形成条件码。加快单条指令内部条件的形成，不等指令执行完提前形成反映运算结果的条件码；在一段程序内提前形成条件码。
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