自考《计算机系统结构》问答题总结（6）

第六章
1、试分析阵列处理机特点
（1）阵列处理机提⾼速度是利⽤资源重复，利⽤并⾏性中的同时性；
（2）处理单元同等地担负起各种运算，其设备利⽤率可能不那么⾼；
（3）速度提⾼在硬件价格⼤幅度下降情况下，潜⼒巨⼤；
（4）互连络对系统性能影响显著；
（5）互连络使阵列处理机⽐固定结构的单功能流⽔线灵活；
（6）阵列处理机结构和所采⽤并⾏算法紧密联系；
（7）阵列处理机还必须提⾼标量处理速度。

总之，阵列处理机实质上是专门对付数组运算的处理单元阵列组成的处理机、专门从事处理单元阵列控制及标量处理的处理机和专门从事输⼊输出及操作系统管理的处理机组成的⼀个异构型多处理机系统。

2、试⽐较阵列机的两种基本形式
（1）分布式存储器阵列机。

a、各处理单元PE有局部存储器，被分布数据只能被本处理单元直接访问。

b、在控制部件CU内有主存储器。

运⾏时所有指令都在CU中，只把适合并⾏处理的“向量类”指令播给各PE，并控制各PE并⾏执⾏。

c、各PE可通过互连ICN交换数据。

d、PE通过CU连到管理处理机SC上，⽤于管理系统资源。

（2）集中式共享存储器阵列机。

a、K个存储体集中组成，经互连络为全部N个处理单元共享。

其中K等于数据处理单元数。

b、互连⽤于处理单元与存储分体之间进⾏转接构成数据通路。

3、试⽐较多级互连的⼏种络
ATRAN——拓扑结构：第I级交换单元处于交换⽅式时，实现Cubei；控制⽅式：级控制分级控制；交换单元：⼆功能交换单元。

间接⼆进制N⽅体——拓扑结构：第I级交换单元处于交换⽅式时，实现Cubei；控制⽅式：单元控制；交换单元：⼆功能交换单元。

多级混洗omega——拓扑结构：每⼀级有⼀个全混拓扑和⼀列四功能交换单元；控制⽅式：单元控制；交换单元：四功能交换单元。

多级PM2I——拓扑结构：每级按PM2I连接；控制⽅式：级控制或单元控制；交换单元：⼆功能交换单元。

全排列Benes——拓扑结构：三维⽴⽅体多级络与它的逆络连在⼀起，省去中间重复⼀级；控制⽅式：单元控制；交换单元：⼆功能交换单元。

4、试说明间接⼆进制n⽅体络是阻塞式络
N个端要实现任意排列，应有N！种。

⽽单元控制的N=lnN/ln2级间接⼆进制⽅体络中，每级有N/2个开关，N级互连交换开关总数为（NlnN/ln2）/2.
要实现⼊、出端的⼀⼀映射，每个开关只能取直接或交换两种功能。

所以开关状态总共有2^[（NlnN/ln2）/2]，即N^（N/2）种。

当N>2时，N^（N/2）
所以它⽆法表⽰所有N！排列，所以当多个⼊出端同时连接时可能发⽣冲突，即间接⼆进制N⽅体络是阻塞式络。

5、试⽐较互连动态拓扑结构的两种形式
动态单极络指络只有有限⼏个连接，必须经循环多次通过，才能实现任意两个处理单元之间的信息传送。

节省设备，但通过时间长，对络控制要求⾼。

动态多极络指由多个动态单极络串联组成的络。

通过时间短，灵活性好，可利⽤不同单极互连络组合成有不同特征和连接模式的多级互连络。

缺点是：增加设备和成本。

6、试⽐较单级互连的⼏种函数
Cube
相连的2个处理单元其⼆进制编号只有⼀位不同。

Cubei，其第i位取反。

有logN（以2为底，下同）种函数，任意两点距离是logN，最多使⽤logN次函数可实现任意⼊出端连接，可逆。

PM2I
J号处理单元直接连接的结点是J±2^i（0≤i≤logN-1）。

PM2±i（j）=j±2^i（0≤i≤logN-1，0≤j≤N-1.有2logN-1种函数，任意两点距离是N/2，最多使⽤2次函数可实现任意端连接，可逆。

混洗
每个结点连到另⼀个⼆进制结点最低位是其位的结点。

Shuffer（Pn-1……P1P0）=Pn-2……P1P0Pn-1.有2种函数，任意两点距离是2logN-1，最多使⽤2logN-1次函数可实现任意⼊出端的连接，不可逆。

7、单指令流多数据流的并⾏处理机在系统组成上应包含哪些部分和功能？
重复设置⼤量的处理单元⽤规整灵活的互连函数互连，组成处理单元阵列；
⽤专门的并⾏算法对数组、向量中的元素进⾏并⾏处理；
⽤⼀台⾼性能处理机来进⾏标量处理和控制互连络的连接；
⽤⼀台管理处理机来运⾏系统程序和输⼊输出任务。

8、什么是全排列络？实现全排列络有哪两种⽅法？
可实现N个⼊端的所有N！种排列的络称全排列络，即N个端所有⼀到⼀的传送都不会发⽣传送路径使⽤冲突的互连络。

实现全排列络的出⽅法有：
在多级互连络的输出端设置锁存器，使输出端的数据再多级互连络；
将两个多级互连络，即⼀个正络和⼀个逆络串接起来，合并掉中间的⼀级，组成2logN-1级的多级络。