试卷010

本科生期末试卷 （1）

一. 填空题。（每小题2分，共14分）

1. ___A___ 是促使计算机系统结构发展最重要的因素， ___B___ 是促使计算机系统结构发展最根本的动力，而 ___C___ 是促使计算机系统结构发展最活跃的因素。

2. 流水线技术是一种 ___A___ 并行技术，它把一个 ___B___ 的过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行。

3. 在一个过程中进行指令一级或操作一级的 ___A___ 处理，称为 ___B___ 并行性。

4. 标量是指 ___A___ ，而向量是指 ___B___ ，而对一组数的运算叫做___C___ 处理。

7. 多处理机结构由若干台独立的计算机组成，每台计算机能够独立执行自己的 ___A___ ，Flynn 称这种结构为 ___B___ 结构。

1. A. 软件 B. 应用 C. 器件

2. A. 时间 B. 重复

3. A. 并行 B. 细粒度

4. A. 单个量 B. 一组标量 C. 向量

7. A. 程序 B. MIMD

二. 解释下列术语。（每个3分，共21分）

1. 计算机系统结构

2. 结构相关

3. 细粒度并行性

4. 向量流水处理

1. 计算机系统结构：机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性，它包括概念性结构和功能特性两个方面。

2. 结构相关：某些指令组合在流水线重叠执行过程中，如果硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，便会产生资源冲突，则称流水线有结构相关。

3. 细粒度并行性：是指在一个进程中进行指令一级或操作一级的并行处理。

4.向量流水处理：一条向量指令可以处理 N 个或 N 对操作数。我们把这 N 个互相独立的数叫做向量 ，对这样一组数的运算叫做向量处理

三. (13分)假定要将某一执行部件改进后速度提高 10 倍，改进后被改进部件执行

时间占系统总时间的 50% 。问改进后，获得的加速比 S P 是多少？

解：

假设系统在改进前后的执行时间分别为 T 0 和 T n ，则

S p = T 0 / T n =

e

e e /S F +)F -1(1 （1） 由（1）式得

T n = [（1-F e ）+ F e /S e ]×T 0 （2）

根据题意：

50% T n = （F e ×T 0 ）/10 （3）

由（2）式 - （1）式得

50% T n = （ 1 - F e ）×T 0 （4）

Fe =0

n T ×2T ×10 （5） 由（4）、（5）式可得

S p = T 0 / T n = 5.5

四. （13分）如果一条指令的执行过程分为取指令、指令分析、指令执行三个子过 程，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程时间都为 t 。假设某过程 共有 n=1000 条指令，请写出如下三种情况下机器执行该程序所需时间，并 加以比较。

（1） 指令顺序执行方式；

（2） 一次重叠执行方式；

（3） 二次重叠执行方式。

解：

（1）顺序执行方式

T 1 = 3 t × n = 3nt = 3 ×1000×t = 3000t

（2）一次重叠执行方式

T 2 = 2t × n + t =（2n+1）t = （2×1000+1）t = 2001t

（3）二次重叠执行方式

T 3 = t × n + 2t =（n+2）t = （1000+2）t = 1002t

（4） T 1 > T 2 > T 3

五. （13分）有 A 、B 、C 、D 四个存储器操作数，要求完成（A ×B ）+（C + D ）

的运算，原来使用的程序如下：

I 1 LOAD R1 ，M （A ） ；R 1 ← M （A ）

I 2 LOAD R2 ，M （B ） ；R 2 ← M （B ）

I 3 MUL R5 ，R1 ，R2 ；R 5 ←（R 1）*（R 2）

I 4 LOAD R3 ，M （C ） ；R 3 ← M （C ）

I 5 LOAD R4 ，M （D ） ；R 4 ← M （D ）

I 6 ADD R2 ，R3 ，R4 ；R 2 ←（R 3）+（R 4）

I 7 ADD R2 ，R2 ，R5 ；R 2 ←（R 2）+（R 5）

现采用静态指令调度方法，请写出该程序调度后的指令序列。

解：

I1LOAD R1 ，M（A）

I2LOAD R2 ，M（B）

I3LOAD R3 ，M（C）

I4LOAD R4 ，M（D）

I5MUL R5 ，R1 ，R2

I6ADD R2 ，R3 ，R4

I7ADD R2 ，R2 ，R5