数据库系统工程师基础知识（选择题）模拟试卷6
中文选择题（含3小题）
在多级存储系统中，Cache处在CPU和主存之间，解决(64)问题。若Cache和主存的存取时间分别T1和T2，Cache的命中率为H，则计算机实际存取时间为(65)。当CPU向存储器执行读操作时，首先访问Cache，如命中，则从Cache中取出指令或数据，否则从主存中取出，送(66)；当CPU向存储器执行写操作时，为了使Cache内容和主存的内容保持一致，若采用(67)法，同时写入Cache和主存。由于Cache容量比主存容量小，当Cache已写满时，但要主存信息写入Cache时，就要淘汰Cache中的已有信息。为了提高Cache的命中率，常采用一种(68)替换算法。
1.(D)
A. HT1+T2
B. (1-H)T1+HT2
C. T2-HT1
D. HT1+(1-H)T2
解析：
2.(C)
A. Cache
B. CPU
C. Cache和CPU
D. Cache或CPU
解析：
3.(B)
A. 写回
B. 写通
C. 映照
D. 特征
解析：
4.(A)
A. LRU
B. FIFO
C. FILO
D. RANDOM
解析：系统的平均存储周期与命中率有很密切的关系，命中率的提高即使很小，也能导致性能上有较大改善。当Cache存储器产生了一次访问未命中之后，相应的数据应同时读入CPU和 Cache。但是当Cache已存满数据后，新数据必须淘汰Cache中的某些旧数据。常用的淘汰算法主要有以下三种。(1)FIFO算法：把一组中最先调入Cache的字块替换出去，实现较简单。(2)LRU(Least Recently Used)算法：把一组中近期最少使用的字块替换出去，命中率较高，因此最为常用。(3)RAnd算法：用随机数发生器产生需替换的字块号，因为不能很好反映程序局部性，命中率较低。因为需要保证缓存在Cache中的数据与主存中的内容一致，相对读操作而言，Cache的写操作比较复杂，常用的有以下几种方法。(1)写直达(write through)：当要写Cache时，数据同时写回主存储器，有时也称为写通。(2)写回(write back)：CPU修改Cache的某一行后，相应的数据并不立即写入主存储器单元。而是当该行从Cache中被淘汰时，才把数据写回到主存储器中。(3)标记法：对Cache中的每一个数据设置一个有效位。当数据进入Cache后，有效位置1；而当CPU要对该数据进行修改时，数据只需写入主存储器并同时将该有效位清零。当要从Cache中读取数据时需要测试其有效位：若为1则直接从Cache中取数，否则从主存中取数。
被操作数的最高位移入“进位”位，其余所有位接收其相邻低位值，最低位移入0的操作是(22)指令。被操作数的最高位保持不变，其余所有位接收其相邻高位值，最低位移到“进位”位中的操作是(23)指令。在程序执行过程中改变按程序计数器顺序读出指令的指令属于(24)。相对寻址方式的实际地址是(25)。特权指令在多用户、多任务的计算机系统中必不可少，它主要用于(26)。
5.(D)
A. 逻辑左移
B. 算术左移
C. 乘2运算
D. 除2运算
解析：
6.(D)
A. 特权指令
B. 传送指令
C. 输入/输出指令
D. 转移指令
解析：
7.(A)
A. 程序计数器的内容加上指令中形式地址值
B. 基值寄存器的内容加上指令中形式地址值
C. 指令中形式地址中的内容
D. 栈顶内容
解析：
8.(D)
A. 检查用户的权限
B. 系统硬件自检和配置
C. 用户写汇编程序时调用
D. 系统资源的分配和管理
解析：算术移位中左移则在空位补0，右移则补符号位。逻辑移位中无论左移右移都补0。循环移位是指把移动空位由移出的位来填补的移位，又分带符号位移动的大循环和不带符号位移动的小循环。其中算术左移等于做乘2的操作，而算术右移等于做除2的操作。
程序计数器是一个指针，控制器从这里取得指令的地址，再从内存中得到指令。只有改变程序顺序执行的指令才会改变程序计数器的值，在提供的中只有转移指令符合要求。
相对寻址、基址寻址、变址寻址这几种寻址方式有类似的地方，都是一个寄存器内的地址加上指令中的地址值和作为需要的地址。不同的地方在于使用的寄存器不同，如表1-3所示。
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现采用四级流水线结构分别完成一条指令的取指、指令译码和取数、运算，以及送回运算结果四个基本操作，每步操作时间依次为60ns，100ns，50ns和70ns。该流水线的操作周期应为(27)ns。若有一小段程序需要用20条基本指令完成(这些指令完全适合于流水线上执行)，则得到第一条指令结果需(28)ns，完成该段程序需(29)ns。
在流水线结构的计算机中，频繁执行(30)指令时会严重影响机器的效率。当有中断请求发生时，采用不精确断点法，则将(31)。
9.(D)
A. 100
B. 200
C. 280
D. 400
解析：
10.(C)
A. 1400
B. 2000
C. 2300
D. 2600
解析：
11.(A)
A. 条件转移
B. 无条件转移
C. 算术运算
D. 访问存储器
解析：
12.(B)
A. 仅影响中断响应时间，不影响程序的正确执行
B. 不仅影响中断响应时间，还影响程序的正确执行
C. 不影响中断响应时间，但影响程序的正确执行
D. 不影响中断响应时间，也不影响程序的正确执行
解析：有关流水线执行时间的问题，请读者参考第2题的分析。
在流水线结构的计算机中，影响流水线效率的因素主要有以下几个方面。
1．条件转移指令(转移相关性)
在存在转移指令的情况下，下一条需要执行的指令未必是程序计数器所指定的指令。只有在这条转移指令执行完成后，才能判断下一条指令是什么。
如果在遇到转移指令时，关闭流水线的进入端口，防止错误发生，那么这种方法无疑会降低流水线的效率，而且程序中的条件转移是大量存在的，这势必使得流水线在很多时间内闲置，影响计算机的性能。
为了解决这个问题，有的计算机采用猜测法，当发现条件转移指令时则系统猜测可能会跳转到的语句，如果猜测正确，则流水线正常运行，如果猜测错误，则需要清空当前流水线的内容。如图1-6(a)所示。
还有一种需要编译系统的支持的方法，如图1-6(b)所示。方法是这样的：将必须执行的D指令提前执行，在D指令执行之后，条件转移指令的结果出来后，再判断是B或者C进入流水线。同样也可以把A指令前的指令滞后到A指令执行后执行，这样能保持流水线闲置的时间尽可能少。但是必须在D和B、C指令不存在前后依存关系的情况下采用。统计的结果还是不错的，50%的条件转移指令能够进行这样的优化。
