系统架构设计师部分计算题解析备考资料.docx

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第一章：计算机组成与体系结构

流水线吞吐率、加速比

2017年下半年

1.某计算机系统采用5级流水线结构执行指令，设每条指令的执行由取指令(2Δt)、分析指令(1Δt)、取操作数(3Δt)、运算(1Δt)和写回结果(2Δt)组成，并分别用5个子部件完成，该流水线的最大吞吐率为()；若连续向流水线输入10条指令，则该流水线的加速比为()。

【解析】

理论流水线执行时间=(2Δt+1Δt+3Δt+1Δt+2Δt)+max(2Δt,1Δt,3Δt,1Δt,2Δt)*(n-1)=9Δt+(n-1)*3Δt;

第一问：

最大吞吐率

第二问：

10条指令使用流水线的执行时间=9Δt+(10-1)*3Δt=36Δt。

10条指令不用流水线的执行时间=9Δt*10=90Δt。

加速比=使用流水线的执行时间/不使用流水线的执行时间=90Δt/36Δt=5:2。

其他

1.例：某计算机系统，一条指令的执行需要经历取指（2ms）、分析（4ms）、执行（1ms）

三个阶段，现要执行100条指令，利用流水线技术需要多长时间?（教材1.3.1）理论上来说，1条指令的执行时间为：2ms+4ms+1ms=7ms。

所以：理论流水线执行时间=2ms+4ms+1ms+(100-1)*4=403ms。

而实际上，真正做流水线处理时，考虑到处理的复杂性，会将指令的每个执行阶段的时间都统一为流水线周期，即1条指令的执行时间为：4ms+4ms+4ms=12ms。所以：实际流水线执行时间=4ms+4ms+4ms+(100-1)*4=408ms

扩展：

上述题目中，如果采用

3级操作，2级流水，等价于将3级操作变成2级操作。

最合理的划分是由取指（2ms）、分析（4ms）、执行（1ms）相连划分为指（2ms）、分析（4ms）+执行（1ms）={2,5}。

然后利用公式计算就是理论：(2+5)+(100-1)*5=502，实际：(5+5)+(100-1)*5=505。

第二章：操作系统

PV操作、前趋图

2017年下半年

前趋图(PrecedenceGraph)是一个有向无环图，记为：→={（Pi，Pj）|Pimustcompletebefore

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Pjmaystrat}。假设系统中进程P={P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8}，且进程的前驱图如

下：

那么前驱图可记为：（）。

A:→={(P2,P1),(P3,P1),(P4,P1),(P6,P4),(P7,P5）,（P7,P6）,（P8,P7）}

B:→={（P1,P2）,(P1,P3),(P1,P4),(P2,P5),(P5,P7),(P6,P7）,（P7,P8）}

C:→={（P1,P2),(P1,P3),(P1,P4),(P2,P5),（P3,P5),(P4,P6),(P5,P7),(P6,P7),(P7,P8)}

D:→={(P2,P1),(P3,P1),(P4,P1),(P5,P2),(P5,P2),(P5,P3),(P6,P4),(P7,P5),(P7,P6),(P8,P7)}

【解析】

容易得答案C。

2015年下半年

1.某火车票销售系统有n个售票点，该系统为每个售票点创建一个进程Pi(i=1，2，…，n)。假设Hi(j=1，2+，…，m)单元存放某日某车次的剩余票数，Temp为Pi进程的临时工作单元，x为某用户的订票张数。初始化时系统应将信号量S赋值为()。Pi进程的工作流程如下，若用P操作和V操作实现进程间的同步与互斥，则图中a、b和c应分别填入()。

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【解析】

第一空正确答案是1，因为公共数据单元马是一个临界资源，最多允许1个终端进程使用，因此需要设置一个互斥信号量S，初值等于1。

第二空的正确答案是P(S)、V(S)和V(S)，因为进入临界区时执行P操作，退出临界区时执行V操作。（个人理解临界区就是菱形判断条件）。

2012年下半年

1.某书店有一个收银员，该书店最多允许n个购书者进入。将收银员和购书者看作不同的进程，其工作流程如图所示。利用PV操作实现该过程，设置信号量S1、S2和Sn，初值分别为0，0，n。则图中a1和a2