软考中级习题与解答——第六章_计算机硬件基础（3）
例题21
1、知识点总结
科学计算的特点：
主要进行大量数值运算（如矩阵计算、微分方程等）
计算密集型任务，需要强大的CPU处理能力
数据读写相对较少（与数据库、视频处理等相比）
关键性能指标：
CPU主频：决定运算速度
CPU字长：影响单次数据处理能力和精度（科学计算需要高精度）
内存容量和速度：影响数据访问效率
外存速度：相对次要，因为科学计算通常先将数据加载到内存
与其他应用的对比：
数据库应用：重点考虑I/O速度和存储容量
图形处理：需要强大的GPU和高速内存
实时控制：要求低延迟和确定性响应
2、选项分析
主频：直接影响浮点运算速度，对科学计算至关重要
字长：决定计算精度（32位 vs 64位），科学计算需要高精度
外存次要：科学计算通常一次性加载数据到内存，后续主要在内存中计算
3、最终答案：B
例题22、23
1、知识点总结
全相联映射
主存中任意一块可以放入Cache的任意位置
地址结构：主存地址 = 块号 + 块内地址
需要地址变换表（通常采用相联存储器）记录块映射关系
平均访问时间公式
地址转换
2、选项分析
命中率计算
地址变换
给定主存地址：8888888H（十六进制）
分析地址结构
提取主存块号
8888888H 转换为二进制：
十六进制：8888888H
二进制：1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000（28位）
高8位：10001000B = 88H
查地址变换表
组成Cache地址
Cache地址 = Cache块号 + 块内地址
Cache块号：1（二进制01）
块内地址：主存地址低20位（8888888H的低5位十六进制是88888H）
因此Cache地址为：
二进制：01 + 低20位
十六进制：1 + 88888H = 188888H
答案：(23) D. 188888
3、最终答案：C、D
例题24
1、知识点总结
RAID级别特性
RAID0：条带化，无冗余，性能最高但无容错能力
RAID1：镜像，100%冗余，容量利用率50%
RAID5：带分布式奇偶校验的条带化，允许1块磁盘故障
RAID0+1：先做RAID0再做RAID1（镜像条带）
RAID1+0：先做RAID1再做RAID0（条带镜像）
容量计算
总需求：≥9TB
单盘容量：2TB
最小磁盘数：⌈9/2⌉ = 5块（但需考虑RAID开销）
容错能力
RAID0：无容错（任何磁盘故障导致数据丢失）
RAID1：可容忍镜像对中1块磁盘故障
RAID5：可容忍1块磁盘故障
RAID0+1/RAID1+0：可容忍特定模式的磁盘故障（通常可容忍1个镜像对完全故障）
2、选项分析
A. 如果配置 RAID5 的磁盘阵列，需要购买 6 块磁盘。在使用过程中当任何一块磁盘出现故障时，数据的完整性不受影响
- 正确
- RAID5需要至少3块磁盘，有效容量 = (n-1)×单盘容量
- 6块磁盘：有效容量 = (6-1)×2TB = 10TB ≥ 9TB
- RAID5可容忍任意1块磁盘故障
B. 如果配置 RAID0 的磁盘阵列，需要购买 5 块磁盘，在使用过程中当任何一块磁盘出现故障时，数据的完整性不受影响
- 错误
- RAID0有效容量 = n×单盘容量 = 5×2TB = 10TB ≥ 9TB
- 但RAID0无容错能力，任何磁盘故障都会导致数据丢失
C. 如果配置 RAID0+1 的磁盘阵列，需要购买 7 块磁盘，在使用过程中当任何两块磁盘出现故障时，数据的完整性不受影响
- 错误
- RAID0+1需要偶数块磁盘（7块是奇数，不合理）
- 即使使用8块磁盘，也只能容忍特定模式的故障（不能容忍任意两块磁盘故障）
D. 如果配置 RAID1+0 的磁盘阵列，需要购买 9 块磁盘，在使用过程中当任何两块磁盘出现故障时，数据的完整性不受影响
- 错误
- RAID1+0需要偶数块磁盘，有效容量 = (n/2)×单盘容量
- 10块磁盘：有效容量 = (10/2)×2TB = 10TB ≥ 9TB
- 但不能容忍任意两块磁盘故障（只能容忍不同镜像对中各1块磁盘故障）
3、最终答案：A
例题25、26
1、知识点总结
指令执行三个阶段
取指：5Δt
分析：5Δt
执行：5Δt
顺序执行方式
每条指令完全执行完后才开始下一条
总时间 = 指令数 × 每条指令时间
流水线执行方式
采用重叠执行，提高效率
第一条指令需要完整时间（建立流水线）
后续指令每个时钟周期完成一条
总时间 = 建立流水线时间 + (指令数-1) × 流水线周期
2、选项分析
问题(25)：顺序执行100条指令
每条指令时间 = 取指 + 分析 + 执行 = 5Δt + 4Δt + 5Δt = 14Δt
总时间 = 100 × 14Δt = 1400Δ
问题(26)：流水线执行500条指令
3、最终答案：C、C
例题27
1、知识点总结
2、最终答案：D
例题28
1、知识点总结
四种存取方式的特点
顺序存取：存取时间与存储位置有关（如磁带，需要顺序查找）
直接存取：存取时间与存储位置部分有关（如磁盘，需要寻道但不需要顺序查找）
随机存取：存取时间与存储位置无关（如内存，可直接访问任意地址）
相联存取：存取时间与存储位置无关（如相联存储器，按内容访问）
关键区别
存取时间与存储位置无关：随机存取和相联存取
存取时间与存储位置有关：顺序存取和直接存取
2、最终答案：D
例题29
1、知识点总结
海明码原理
2、最终答案：B
例题30
1、知识点总结
流水线吞吐率
流水线总时间计算
2、选项分析
建立时间（第一条指令完成时间）：10+20+30+40=100ns10+20+30+40=100ns
剩余99条指令完成时间：99×40=3960ns99×40=3960ns
总时间：T=100+3960=4060ns=4.06×10^−6s
