2018年4月自考计算机系统结构试题详解：并行处理与存储结构

一、选择题部分 8. 在集中式共享存储器的阵列处理机构形中，要实现长度为N的向量各元素的同时并行处理，由于每个处理单元都需要访问存储器中的数据，因此存储器分体个数K至少需要等于处理单元数N，以便每个处理单元都能独立存取其所需的元素。正确答案是D．K等于或大于N。 9. 异构型多处理机支持不同的并行计算模型，其中能实现作业、任务级并行的是MIMD（Multiple Instruction Multiple Data）架构，它允许多个处理器执行不同的指令流，适合处理复杂任务。因此，正确答案是D．MIMD。 10. Shuffle互连网络是一种单级互连网络，用于连接多个处理器。在Shuffle网络中，每个处理器连接所有其他处理器的一半，因此与9号处理器连接的处理器号会是9除以2向上取整的结果，即14号处理器，但由于编号范围是0~15，实际的连接号是(14 - 9) % 16，即5。正确答案是C．7。 二、填空题部分 11. 系列机软件兼容性要求向同一平台（或相同架构）兼容，以保证软件在新版本发布时能够运行，同时尽可能向向下兼容，使得旧版本软件在新机器上仍可正常使用。 12. 并行性的等级包括指令内（指令流水线）、指令间、指令和数据间（数据并行）、以及作业或程序间的并行。 13. 数据表示指的是计算机硬件可以直接读取和写入的原始数据类型，如整数、浮点数、字符等。 14. 按静态使用频度改进指令系统关注的是减少目标代码的大小（代码空间），而按动态使用频度改进则关注于提高指令执行效率（执行时间）。 15. 总线的集中式控制方式包括集中式串行链接、分布式总线仲裁和分布式锁存器控制。 16. 程序状态字（PSW）对于高级（应用程序）程序员来说是透明的，因为它们负责管理和控制程序的执行；但对于低级（操作系统或硬件）程序员来说是不透明的，因为PSW的细节可能影响底层操作。 17. 虚拟存储器的页式管理将物理内存空间划分为固定大小的页，而逻辑地址空间则被抽象为连续的页，便于管理和调度。 18. 流水线按照处理的级别可以分为微操作级、时钟周期级和系统级流水线。 19. 任务在流水线中的流动方式有顺序流动（流水线调度）和分支（分支预测）两种。 20. 分布式存储器阵列处理机针对大规模并行处理需求，要求数据预先分配到处理单元的本地存储器中，以优化数据访问性能。 三、简答题部分 21. 软件移植采用系列机途径通常涉及将原软件重新编译或调整以适应新平台的指令集、内存结构和I/O接口，优点包括：节省时间和成本、利用现有软件库、保持兼容性。 22. 堆栈计算机的特点是设计简单，仅使用堆栈来存储指令和数据，执行过程基于栈操作，适用于实时系统和嵌入式应用，具有响应速度快、内存利用率高等特点。 23. 集中式串行链接方式总线分配过程中，数据或地址信号逐个通过总线传输，每个设备根据信号的时序协议进行接收和发送，避免了复杂的仲裁问题。 24. 主从型多处理机操作系统优点在于结构简单，易于管理，但资源利用率较低，且扩展性较差。缺点是当主处理器出现故障时，整个系统可能会停止工作。 25. 机群系统相比传统并行处理系统的优势包括更高的性能密度、更好的可扩展性、故障容忍性和资源动态分配，以及更灵活的工作负载调度。此外，机群系统通常提供更好的容错能力和计算资源池化，提高了系统的整体效率。