【系統分析師之路】第十二章計算機組成與體系結構（習題彙總）

■知識點彙總

■習題彙總

01.Flynn分類法根據計算機在執行程序過程中（）的不同組合，將計算機分爲四類，當前主流的多核計算機屬於（）計算機。
A.指令流和數據流
B.數據流和控制流
C.指令流和控制流
D.數據流和總線寬帶
A.SISD
B.SIMD
C.MISD
D.MIMD

解答：答案選擇A｜D。
MISD：多指令單數據流。只有理論上存在的可能性。
SIMD：單指令多數據流。它的代表有超級向量處理器，陣列處理機，並行處理機。它的關鍵特徵是各處理器以異步的方式執行同一條指令。

02.以下關於複雜指令集計算機弊端的敘述中，錯誤的是（）。
A.指令集過分龐雜
B.每條複雜指令需要佔用過多的CPU週期
C.CPU中的寄存器過多，利用率低
D.強調數據控制，導致設計複雜，研製週期長

解答：答案選擇C。只有精簡指令集才操作寄存器，複雜指令集是因爲變長和指令繁多等緣故，所以利用率纔不高。精簡指令集適用於流水線技術中，它可有效支持高級語言。

03.設每條指令由取址，分析和執行三個部件完成，並且每個部件的執行時間均爲t。若採用常規標量單流水線處理機（即該處理器的度爲1），連續執行16條指令，則共耗時（）t；若採用度爲4的超標量流水線處理機，連續執行上述16條指令，則共耗時（）t。
A.16
B.18
C.32
D.48
A.4
B.5
C.6
D.8

解答：答案選擇B|C。流水線是指在程序執行時多條指令重疊進行操作的一種並行處理實現技術。而超標量流水線就是多條流水線並行執行。它的理論公式 (t1+t2+…tk) + (n-1)*△t；在流水線計算公式中，k是流水線段數。
常規標量單流水線處理機=3+（16-1）*1=18；
採用度爲4的超標量流水線處理機的耗時是，3+（16/4-1）*1=6。

04.系統可靠性的簡單度量時平均故障間隔時間（MTBF），其計算公式是（）；軟件可用性是指在某個給定時間片上程序能夠按照需求執行的概率，其定義爲（）
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：答案選擇A｜A。

平均無故障時間MTTF(Mean Time To Failure)定義爲從t=0時到故障發生時系統的持續運行時間的期望值。
平均故障修復時間MTTR(Mean Time to Repair)修復率是指單位時間內可修復系統的平均次數。
平均故障間隔時間MTBF(Mean Time Between Failure)MTBF = MTTR+MTTF。
平均故障修復時間MTTR一般很小，有時候可以忽略不計。
可用性等於平均無故障時間除以平均故障間隔時間。

05.1臺服務器、3臺客戶機和2臺打印機構成了一個局域網。在該系統中，服務器根據某臺客戶機的請求，將數據在一臺打印機上輸出。設服務器、各客戶機及各打印機的可用性分別爲a、b、c，則該系統的可用性爲（）。

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：答案選擇D。可將2臺打印機看成是一個並聯子系統(該並聯子系統的可用性爲1-(1-c)(1-c)=1-(1-c)²)，3臺客戶機也看成是一個並聯子系統(此並聯子系統的可用性爲1-(1-b)(1-b)(1-b)=1-(1-b³)。

06.利用海明碼(Hamming Code)糾正單比特差錯的差錯控制技術中，如果加入6位信息位，則冗餘位最多爲()位。
A.2
B.3
C.4
D.5

解答：答案選擇C。海明碼中使用2的平方來當冗餘位，不是2的幾次方的都是信息位。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，這四個就是冗餘位。其餘位：3，5，6，7，9，10就是信息位。
CRC碼一般冗餘位放在最後，海明碼則不同，它把冗餘校驗碼放在當中。海明碼其實就是多種奇偶校驗柔和在一起來進行的。

07.某磁盤磁頭從一個磁道移至另一個磁道需要10ms，文件在磁盤上非連續存儲，邏輯上相鄰數據塊的平均移動距離爲10個磁道，每塊的旋轉延遲時間及傳輸時間分別爲100ms和2ms，則讀取一個100塊的文件需要（）ms的時間。
A.10200ms
B.11000ms
C.11200ms
D.20200ms

解答：答案選擇D。讀取1塊文件需要時間=尋道時間+等待時間=10ms*10個磁道+（旋轉延遲時間100ms+傳輸時間2ms）=202ms

08.計算機的存儲系統採用分級存儲體系的理論依據是() 。目前，計算機系統中常用的三級存儲體系是() 。
A.存儲容量、價格與存取速度間的協調性
B.程序訪問的局部性
C.主存和CPU 之間的速度匹配
D.程序運行的定時性
A.寄存器、內存、外存
B.寄存器、Cache、內存
C.Cache、主存、輔存
D.L0、L1、L2三級Cache

解答：答案選擇B|C。計算機的存儲系統採用分級存儲體系的理論依據就是程序的局部性，這個理論的基本含義是指程序執行時，往往會不均勻地訪問內存，有些會被頻繁訪問，有些則少有問津。因此可以將經常訪問的數據放在內存中，不經常訪問的可以放在輔存中。也有人將存儲器層次分爲四層，是將CPU內部的寄存器也看作是存儲器的一部分。

09.在高速緩衝存儲器（Cache）–主存層次結構中，地址映像以及數據交換由()完成。
A.硬件
B.微程序
C.軟件
D.DMA控制器

解答：答案選擇A。在程序的執行過程中，Cache與主存的地址映射是由硬件自動完成的。
地址映像：把主存地址空間映像到Cache地址空間，即按某種規則把主存的塊複製到Cache中。
Cache和主存都被分成若干個大小相等的塊，每塊由若干個字節組成，主存和Cache的數據交換是以塊爲單位，需要考慮二者地址的邏輯關係。

10.按照Cache地址映像的塊衝突概率，從高到低排列的是（）。
A.全相聯映像→直接映像→組相聯映像
B.直接映像→組相聯映像→全相聯映像
C.組相聯映像→全相聯映像→直接映像
D.直接映像→全相聯映像→組相聯映像

解答：答案選擇B。

直接相聯映像的特點是硬件電路較爲簡單，但是衝突率高。
全相聯映像的特點是電路難於設計和實現，只適用於小容量的Cache，衝突效率低
組相聯映像介入上面兩者之間。

11.內存按字節編址，利用8k*4bit的存儲器芯片構成84000H到8FFFFH的內存，共需()片。
A.6
B.8
C.12
D.24

解答：答案選擇C。首先8FFFFH+1=90000H。90000H-84000H=C000H。把C轉化爲2進製爲1100，那麼C000H的二進制表示就是1100,0000,0000,0000。
2¹⁵和2¹⁴。其中2的10次方就是1K。那麼2¹⁵就是2⁵*1K+2⁴*1K=16K+32K=48K。
又因爲內存按字節編址，也就是說每一個地址空間對應8個bit位。
48K * 8bit / 8 * 4bit=12片。

12.假設某磁盤的每個磁道劃分成11個物理塊，每塊存放一個邏輯記錄，邏輯記錄R0，R1，R9，R10存放在統一磁道上，記錄的存放順序如下圖所示。

如果磁盤的旋轉週期爲33ms，磁頭當前處在R0的開始處，若系統使用單緩衝區順序處理這些記錄，每個記錄處理時間爲3ms，則處理11個記錄的最長時間爲（）。若對存儲進行優化分佈後，處理11個記錄的最少時間爲（）。
A.33ms
B.336ms
C.366ms
D.376ms
A.33ms
B.66ms
C.86ms
D.93ms

物理塊	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
邏輯記錄	R0	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9	R10

解答：答案選擇C|B。一共有11個物理塊，旋轉週期爲33ms，那麼每旋轉一個物理塊需要3ms，根據題意處理一個物理塊也需要3ms。
在最優的情況下每讀一個數據3ms後，旋轉3ms，下一個數據塊正好是下一個想要讀的，那麼11物理塊 * (3ms + 3ms)= 66ms。
當然要滿足最優的方案，物理塊存放的順序應該是 R0，空，R1，空，R2，空，R3…。這也就需要優化分佈以後的方案。
最長時間也就是最壞的情況。什麼時候最糟糕呢？就是讀一個數之後，在讀下一個數之前磁頭需要旋轉一週33ms。
(30ms+3ms)*10+3ms=366ms。

【系統分析師之路】第十二章計算機組成與體系結構（習題彙總）