数据库系统工程师考试历年试题分析与解答(第4版)

数据库系统工程师数据库系统工程师考试历年试题分析与解答（第4版）第1章计算机硬件基础1.1计算机硬件基础根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点。（1）计算机组成原理：CPU的组成、性能和基本工作原理。（2）存储系统：存储器的组成、多级存储体系、RAID类型和特性。（3）I/O系统：常用I/O设备、通信设备的性能和基本工作原理；I/O接口的功能、类型和特点。（4）计算机体系结构：CISC/RISC、流水线操作、多处理机和并行处理。（5）可靠性和性能评测：诊断与容错、系统可靠性分析评价、计算机系统性能评测方法、性能计算（响应时间、吞吐量、周转时间）、性能指标和性能设计、性能测试和性能评估。从近年试题来看，有关计算机硬件基础方面考查的范围比较广，但所考查的知识都是一些基本概念。1.1.1试题1试题1（2004年11月试题1~2）内存按字节编址，地址从A4000H到CBFFFH,共有（1）字节。若用存储容量为32K?8bit的存储芯片构成该内存，至少需要（2）片。（1）A.80KB.96KC.160KD.192K（2）A.2B.5C.8D.10数据库系统工程师试题1分析由CBFFF-A4000就可以得出具体的容量大小：CBFFF-A4000+1=27FFF+1,化为10进制，则为163840字节（byte），即163840?1024=160K字节。因为芯片的容量是32K?8bit,即32K字节（1byte=8bit），所以只要160?32=5块存储芯片就可以实现该容量。试题1答案（1）C（2）B1.1.2试题2试题2（2004年11月试题3）中断响应时间是指（3）.（3）A.从中断处理开始到中断处理结束所用的时间B.从发出中断请求到中断处理结束后所用的时间C.从发出中断请求到进入中断处理所用的时间D.从中断处理结束到再次中断请求的时间试题2分析当CPU执行I/O请求指令时，向I/O控制器发出相应指令后，CPU并不等待I/O控制器返回的结果，而是继续执行其他操作。此时，I/O控制器负责和外设进行通信，当数据从其数据寄存器写到外设后或者外设的数据写入其数据寄存器后，I/O控制器向CPU发出中断请求，CPU响应中断，并进行相应的处理。注意，由于I/O控制器的数据寄存器大小有限，一次I/O请求往往要经过多次中断过程才能完成。由于CPU无须等待I/O控制器和外设的数据交换，因此提高了整个系统的效率。数据库系统工程师中断的概念和分类顾名思义，中断就是打断CPU正在执行的工作，让CPU去处理其他更加重要或者更为紧迫的任务。发起中断的事务称为中断源，中断源包括I/O设备、实时时钟、故障源、软件中断等。中断系统使得CPU摆脱了只能按照指令顺序执行的束缚，让计算在并行性、分时操作、故障处理等方面更加灵活。根据中断源的不同，中断可以分为内部中断和外部中断。内部中断是CPU内部产生的中断。在个人计算机（PC）中，内部中断又分为溢出中断、除法错中断、断点中断、软件中断及单步中断，可以使用软件中断实现DOS功能调用和基本BIOS调用，也可以使用单步中断实现程序的调试。外部中断的中断源来自于CPU之外。外部中断按照CPU的响应可以分为可屏蔽中断和非屏蔽中断。非屏蔽中断是CPU一定要响应的中断，通常是计算机发生了紧急情况（如停电等）。可屏蔽中断大多是外设和时钟中断，在计算机处理一些不应该打断的任务时，可以通过设置屏蔽位来不响应这些中断。2.中断处理过程CPU收到中断请求后，如果是当前允许的中断，那么要停止正在执行的代码，并把内部寄存器入栈（保护现场），这个过程不能被再次打断，所以在保护现场的开始要先关中断，保护完后再开中断。保护现场的过程应该尽量短，以避免错过其他中断。这个过程消耗的时间称为中断响应时间。也就是说，中断响应时间是发出中断请求到中断处理程序开始执行之间的时间差。然后，CPU开始执行中断处理程序。中断处理程序常常比较简单，通常是设置一些标志位，做一些简单的数据处理，而让其他更耗时的处理在非中断程序完成。中断处理程序完数据库系统工程师成后，需要将刚才保存的现场恢复（恢复现场），把入栈的寄存器出栈，继续执行被中断的程序。整个过程消耗的时间称为中断处理时间。当然，对于不同的中断及不同的应用，这个时间差别比较大，而且也不是一味求短，实际编写中断处理程序时要考虑其重要程度。现在大多数CPU都支持多级中断，即在运行中断处理程序时，还可以响应其他中断，形成中断嵌套。3.中断的判断当有多个中断源时，每个中断源使用自身的中断请求信号线与CPU相连，这种方式适用于中断源不是很多的情况，而CPU的外部中断引脚是有限的。CPU使用专门程序依次查询判断是哪个中断源的请求，通过查询的次序，可以实现中断的优先级控制。（1）硬件查询：在这种方式中，有一个中断确认信号链与I/O设备相连，某个外设发出中断请求后，中断确认信号开始在各处传递，发出中断请求的外设响应这个信号。（2）总线仲裁：在这种方式中，外设需先得到总线控制权，发出中断请求，最后将设备号通过数据总线发给CPU.总线仲裁机制决定可以发信号的外设。（3）中断向量表：中断向量表是一张有不同中断处理程序入口地址的表格。根据这种机制，每个中断源有不同的中断号，即中断向量，当CPU收到中断信号后，会根据中断号查询中断向量表，以得到该中断的处理程序的入口地址。试题2答案（3）C1.1.3试题3试题3（2004年11月试题4）数据库系统工程师若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是t取指=2ns,t分析=2ns,t执行=1ns,则100条指令全部执行完毕需（4）ns.（4）A.13B.183C.193D.203试题3分析有关流水线的执行时间计算问题，是数据库系统工程师考试中经常出现的一类试题，因此，考生务必要掌握流水线的基本原理和实现过程，以及影响流水线效率的因素。在流水线中，其实每一条指令的执行时间并没有减少，而第一条指令完全没有能发挥流水线的优势，只有在3×操作周期的时间后才能执行完成，剩下的时间里每个操作周期将完成一条指令。同时，为了便于设计，一般取流水线中耗时最长的那个部分所需要的时间作为操作周期。设流水线由m段组成，每段所需时间分别为（1im），完成n个任务的实际时间可计算如下：（为最慢的一段所需时间）流水线的操作周期受到基本操作中最慢的那个操作的制约。这里最慢的操作所需时间是2ns,所以操作周期是2ns.即总时间为：注：实际设计时，这里应该是204ns.因为每个部分都采用操作周期计算，而操作周期为2ns,即第1条指令完毕需要的时间是6ns而不是5ns.试题3答案（4）D1.1.4试题4数据库系统工程师试题4（2004年11月试题5）在单指令流多数据流计算机（SIMD）中，各处理单元必须（5）.（5）A.以同步方式，在同一时间内执行不同的指令B.以同步方式，在同一时间内执行同一条指令C.以异步方式，在同一时间内执行不同的指令D.以异步方式，在同一时间内执行同一条指令试题4分析1966年，Michael.J.Flynn提出根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类（通常称为Flynn分类法），有关定义如下所述。指令流：指机器执行的指令序列。数据流：指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。多倍性：指在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。Flynn根据不同的指令流-数据流组织方式，把计算机系统分成四类，如表1-1所示。表1-1Flynn分类法（1）单指令流单数据流（SISD）：SISD其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机，其指令部件每次只对一条指令进行译码，并且只为一个操作部件分配数据。流水线方式的单处理机有时也被当做SISD.值得注意的是，Intel公司的奔腾PII中开始采用MMX技术，引进了一些新的通用指令，从某种意义上使用了单指令流多数据流的思想，但是，与Intel公数据库系统工程师司的前几代产品（X86/Pentium）相比，其指令序列的执行方式和调用数据的方式没有发生根本性的变化，所以从整体上来看，采用奔腾PII芯片的PC仍属于SISD类。（2）单指令流多数据流（SIMD）：SIMD以并行处理机（阵列处理机）为代表，并行处理机包括多个重复的处理单元PU1~PUn,由单一指令部件控制，按照同一指令流的要求为它们分配各自所需的不同数据。相联处理机也属于这一类。（3）多指令流单数据流（MISD）：MISD具有n个处理单元，按n条不同指令的要求对同一数据流及其中间结果进行不同的处理。一个处理单元的输出又作为另一个处理单元的输入。这类系统实际上很少见到。有文献把流水线看做多个指令部件，称流水线计算机是MISD.（4）多指令流多数据流（MIMD）：MIMD是指能实现作业、任务、指令等各级全面并行的多机系统。多处理机属于MIMD.当前的高性能服务器与超级计算机大多具有多个处理机，能进行多任务处理，称为多处理机系统。不论是大规模并行处理机MPP（MassivelyParallelProcessor）或对称多处理机SMP（SymmetricalMulti-Processor），都属于这一类。Flynn分类法是最普遍使用的分类法。其他的分类法还有：（1）冯氏分类法：由冯泽云在1972年提出，冯氏分类法用计算机系统在单位时间内所能处理的最大二进制位数来对计算机系统进行分类。（2）Handler分类法：由WolfganHandler在1977年提出，Handler分类法根据计算机指令执行的并行度和流水线来对计算机系统进行分类。（3）Kuck分类法：由DavidJ.Kuck在1978年提出，Kuck分类法与Flynn分类法相似，也是用指令流、执行流和多倍性来描述计算机系统特征，但其强调执行流而不是数据流数据库系统工程师的概念。试题4答案（5）B1.1.5试题5试题5（2004年11月试题6）单个磁头在向盘片的磁性涂料层上写入数据时，是以（6）方式写入的。（6）A.并行B.并-串行C.串行D.串-并行试题5分析串行通信中，两个设备之间通过一对信号线进行通信，其中一根为信号线，另外一根为信号地线，信号电流通过信号线到达目标设备，再经过信号地线返回，构成一个信号回路。并行通信中，基本原理与串行通信没有区别。只不过使用了成倍的信号线路，从而一次可以传送更多位信号。单磁头可以看做一对信号线路，所以是以串行方式写入数据。试题5答案（6）C1.1.6试题6试题6（2004年11月试题7~8）容量为64块的Cache采用组相联方式映像，每块大小为128个字，每4块为一组。若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址应该为（7）位，主存区号为（8）位。（7）A.16B.17C.18D.19（8）A.5B.6C.7D.8数据库系统工程师试题6分析Cache（高速缓冲存储器）的功能是提高CPU数据输入/输出的速率，突破所谓的冯·诺依曼瓶颈,即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。高速存储器能以极高的速率进行数据的访问，但由于其价格高昂，如果计算机的主存储器完全由这种高速存储器组成则会大大增加计算机的成本。通常在CPU和主存储器之间设置小容量的Cac