清华大学计算机系高性能所.docx
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清华大学计算机系高性能所
1．从下列关于虚拟存储方式的叙述中选出三条正确的叙述：
（1）对于虚拟存储方式来说，需要有硬件或软件的变换手段，在读出、写入数据时，把程序员意识到的虚拟存储器地址变换成主存储器地址。
（2）在虚拟存储方式下，程序员编制程序时不必考虑主存储器的容量，但是系统的吞吐量在很大程度上依赖于主存储器的容量。
（3）多道程序的道数越多，分配给各程序的主存容量就越少，然而系统的吞吐量并不下降。
（4）在用页面方式实现的虚拟存储系统中，当访问的页不在主存中时，会发生缺页中断。
单位时间内发生缺页的次数取决于主存容量，与程序的性质无关。
（5）单位时间内发生缺页的次数越多，系统的吞吐量越大。
（6）在虚拟存储方式下，为了存放各程序中未放入主存的部分，必须有磁盘和磁带等辅助存储器。
（7）虚拟存储方式是在半导体存储元件实用化以后在得以实现的技术。
答：
（1）、
（2）、（6）
2．从下列关于存储元件的特征和用途的叙述中选出两条正确的叙述：
（1）作为随机存取存储器（RAM）的代表----半导体RAM由于存取速度快而被用做主存储器。
但由于它是破坏性读出，说一必须有重写电路，在读出后对该地址进行重写。
（2）电擦除可编程只读存储器（EEPROM）用在数据或程序固定不变的存储器中，若长期放置不动，信息就会消失，所以必须经常进行重写。
（3）可擦除可编程只读存储器（EPROM）能够由使用者通过编程器写入信息，经避光密封后，可长期保存信息。
因此，用在软件固化的场合。
（4）电荷耦合器件（CCD）由于价格较低且能快速存取，作为填补主存储器和外存储器之间的空当的存储元件，受到了人们的注意。
但是因为它是挥发性的，所以不能取代磁盘。
（5）磁泡存储器是一种循环存储器，虽然价格较高，且能快速存取，但由于存取过程中伴有机械动作，还有待进一步提高其可靠性。
答：
（3）、（4）
3．从供选择的答案中选出适当字句，填入下列关于存储保护叙述中的空格内：
在计算机发展过程中，之所以提出存储保护的要求，是因为在_A__和多处理机的情况下，在一个内存中有多个程序存在，有必要防止其中某个程序的错误破坏其它程序的存储区域。
此外，在__B__中，为了对其他使用者__C__，仅有写保护不够，还必须考虑__D__。
存储保护的方法有：
把上限和下限地址放入__E__，在访问次范围以外的地址时产生中断的方法；为每个块或页设置__F__，在访问时将它与访问键相比较，不一致时产生中断的方法，等等。
采用__F__的方法，容易处理所使用的区域_G__在内存各处的情况，因而为许多计算机所采用。
供选择的答案：
（1）联想寄存器
（2）界限存储器（3）保护键（4）分时系统TSS
（5）多道程序设计（6）保密（7）集中（8）分散（9）服务
（10）读保护
答：
A—（5）B—（4）C—（6）D—（10）E—
（2）F—（3）G—（8）
4．从供选择的答案中选出应该填入下列叙述中空格的正确答案：
设有三个处理机A、B、C，他们各有一个高速缓冲存储器Ca、Cb、Cc，并各有一个主存储器Ma、Mb、Mc。
其性能如下表所示：
假定三个处理机的指令系统相同，它们的指令执行时间与存储器的平均存取周期成正比。
如果执行某个程序时，所需指令或数据再高速缓冲存储器中取到的概率是P=0.6，那么这三个处理机按处理速度由快到慢的顺序应当是__a__。
当P=0.75时，则其顺序应当是__b__。
当P=0.95时，则其顺序应当是__c__。
当P=__d__时，处理机A和B的处理速度最接近。
当P=__e__时，处理机B和C的处理速度最接近。
Ca
Cb
Cc
Ma
Mb
Mc
存储容量
8KB
8KB
8KB
2MB
2MB
2MB
存取周期
60ns
80ns
100ns
1us
0.9us
0.8us
a、b、c供选择的答案：
（1）A、B、C
（2）A、C、B（3）B、A、C（4）B、C、A
（5）C、A、B（6）C、B、A
d、e供选择的答案：
（1）0.6
（2）0.7（3）0.8（4）0.9
答：
a—（6）b—（6）c—
（1）d—（3）e—（3）
5．回答应填入下列关于虚拟存储系统的叙述的空格内的正确答案：
一个虚拟存储系统由容量Sm1=8MB的主存和容量Sm2=800MB的辅存的两级存储器所构成。
主存每位平均代价C1=10个单位成本，辅存每位平均代价C2=1个单位成本，相对CPU而言，从主存读出时间Ta1=500ns，从辅存读出时间Ta2=5ms。
为了测定是否达到高的存取速率和低的位成本等，可以统计一组Benchmark程序，获得访问主存次数R1=8*10，访问辅存次数R2=8*10。
那么，本虚拟存储系统的两级存储器的读出时间比r=___，每位平均代价C=____单位成本，命中率H=____，平均读出时间Ta=___us,虚存读出效率e=____。
答：
r=Ta2/Ta1=10；
C=（C1*Sm1+C2*Sm2）/（Sm1+Sm2）=1.089单位成本
H=R1/（R1+R2）=0.998
Ta=H*Ta1+（1-H）*Ta2=10.5us
e=1/（r+（1-r）*H）=0.05
6．从供选择的答案中选出应填入下列叙述中空格的正确答案：
某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页1KB，主存为16KB。
假定某时刻该用户页表中已调入主存的页面的虚页号和物理页号对照表为
则下表中与虚地址相对应的物理地址为（如果主存中找不到，即为页失效）：
虚页号
物理页号
0
5
1
10
2
4
8
7
虚地址
物理地址
0A5CH
A
1A5CH
B
虚拟存储器的功能由__C__完成的。
在虚拟存储系统中，采用__D__提高__E__的速度。
供选择的答案：
A、B：
（1）页失效
（2）1E5CH（3）2A5CH（4）165CH
（5）125CH（6）1A5CH
C：
（1）硬件
（2）软件（3）软、硬件结合
D：
（1）高速辅助存储器
（2）高速光盘存储器（3）快速通道
（4）高速缓冲存储器
E：
（1）连接编辑
（2）虚空间分配（3）动态地址翻译（4）动态连接
答：
A—（5）B—
（1）C—（3）D—（3）E—（3）
7．有关存储器的选择题，从供选择的答案中选出应填入空格的正确答案：
（1）在具有1MB的存储器中，若按字节编址，为了存取该存储器的各单元，其地址至少需要__A__位。
（2）假如程序员可用存储空间为4MB，而实际存储器容量为2MB，则程序员所用地址称为__B__，而真正访问存储器的地址为__C__。
（3）如果半导体存储器的容量为2MB，而访问存储器的地址仅16位，而且已无法扩充地址位，此时实际能作为主存使用的存储器容量仅为__D__KB，超过此容量的存储器就能当作__E__使用，但其速度可比磁盘__F__。
（4）磁盘各磁道的长度不一样，所以各磁道间的存储密度__G__，靠近旋转中心的磁道存储密度__H__。
供选择的答案：
A、D：
（1）16
（2）20（3）32（4）64
B、C、E：
（1）逻辑地址
（2）物理地址（3）有效地址（4）高速缓冲存储器（5）主存储器（6）外存储器
F、G、H：
（1）相同
（2）不相同（3）快（4）慢（5）高（6）低
答：
A—
（2）B—
（1）C—
（2）D—（4）E—（6）F—（3）G—
（2）H—（5）
8．从下面有关存储器的叙述中，选择4个正确的叙述：
（1）四体交叉存储器经常按地址的最高两位作为区分存储体的标志。
（2）四体交叉存储器的存取速度在任何情况下都是一般存储器的四倍。
（3）高速缓冲存储器（cache）的作用是扩大存储容量。
一般把地址小的存储空间作为cache的空间，其余的才是主存储器空间。
为提高计算机解题速度，程序员编程时应尽量用地址小的cache空间。
（4）在采用页方式的虚拟存储器中，每次访问存储器都要将逻辑地址转换为物理地址。
为提高转换的速度，可使用“快表”的方法。
（5）虚拟存储器能使用户按比主存空间大得多的虚存空间编程，给用户带来方便。
但主存储器的容量仍对系统性能有很大影响。
（6）LRU替换算法在cache和虚拟存储器中经常使用。
（7）在采用页方式的虚拟存储器中，当该页不在主存中时，发生页面失效中断。
页面失效中断发生的频率取决于主存容量，而与程序性质无关，是固定的。
（8）在虚拟存储系统中，一定要有辅助存储器（或称为外存储器）。
答：
（4）（5）（6）（8）
9．从下列有关cache的描述中，选出应填入空格中的正确答案：
（1）今有甲、乙两台计算机，甲计算机的cache存取时间为50ns，主存储器为2us；乙计算机的cache存储时间为100ns，主存储器为1.2us。
设cache的命中率均为95%，则甲计算机的平均存取时间为__A__ns；乙计算机的平均存取时间为__B__ns。
（2）在cache中，经常采用直接映象或组相联映象两种方式，在cache容量相等的情况下，前者比后者的命中率__C__。
供选择的答案：
A、B：
（1）147.5
（2）153.5（3）155（4）180
C：
（1）高
（2）低（3）相等
答：
A—
（1）B—（3）C—
（2）
10．在下列有关存储保护的描述中，将正确答案填入空格中：
为了保护系统软件不被破坏以及在多道程序环境下，防止一个用户破坏另一个用户的程序而采取下列措施：
（1）“设置系统状态”等指令不准在用户程序中使用，这些指令叫做特权指令。
（2）段式管理的存储器中设置上、下界存储器，防止用户访问不是分配给他的存储区域。
（3）在环保护的主存中，把系统程序和用户程序按其允许访问存储区的范围进行分层，如规定内层级别高，那么系统程序应在内层；用户程序则在外层。
允许内层访问外层的存储区。
（4）为了保护数据及程序不受破坏，在页式管理存储器中，可在页表中设置读、写及执行位。
如读、写位均为“0”，而执行位为“1”，表示该页内存放的是程序代码。
11．从下面有关存储器的叙述中，选择正确的叙述。
（1）计算机必须具有cache、主存和外存。
（2）在编制程序时，要考虑将经常用到的数据或程序首先从主存上调到cache，以提高速度。
（3）在计算机中，cache与主存（只读存储器、随机存储器）一般是统一编址的，占有不同的地址空间（即主存空间的某一部分属于cache）。
（4）cache的全部功能全由硬件实现。
（5）多体交叉存储主要解决扩充容
（6）机器刚上电时，cache无内容，在程序运行过程中，初次访问主存某单元时，在主存向CPU传送信息的同时也传送到cache（即写入）。
当再次访问该存储单元时即可以从cache取得信息（假如没有被替换）。
（7）在虚拟存储系统中，辅存储器与主存储器以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的辅存空间编程。
（8）在虚拟存储系统中，逻辑地址转换成物理地址是由硬件实现的，仅在页面失效时才由操作系统将被访问的页面由辅存调至主存，必要时还要把被替换的页面写回辅存。
答：
（4）（6）（8）
12．在下列关于存储器的叙述中，将正确的答案填入空格：
（1）cache的内容应与主存相对应的单元的内容保持一致。
（2）cache的速度应比从主存取信息的速度快。
（3）cache的内容是由执行程序时逐步调入的。
（4）虚拟存储器的逻辑地址位数比物理地址多。
（5）虚
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