广西大学计算机系统结构试卷10级B卷答案

广西大学课程考试试卷

（2012——2013学年度第二学期）

课程名称： 计算机系统结构

试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名：

教研室主任签名： 主管院长签名：

一．填空题（每空2分，共30分）

1．汇编语言开发的程序需要转换才能在实际机器上执行，这种转换有两种方式，一种是 ，另一种是 。 2．冯氏分类法按最大并行度将计算机系统结构分为 、 、 和 四类。 3．指令系统结构功能设计有两种截然不同的方向，一个方向是采用强化

指令功能的措施，而基于这种思想设计实现的计算机系统称为 ，另一个方向发展起来的是 。 4．Cache 中LRU 算法的两种全硬件实现方法为 和 。 5．在指令流水线中， 相关和 相关只有在异步流动时才有可能发生。

6．三种向量处理方式分别为 、 和 。

二．术语解释（每个4分，共20分）

1. 透明性

2. 不命中时预取

3. 流水线的排空阶段

4. 网络直径

5. 半性能向量长度

装订线（答题不得超过此线）

三．分析计算题（每小题6分，共30分）

1. 如果Cache的块大小为8个字，预取到Cache中的数据的重复利用率为7次，Cache存储系统原来的命中率为H=0.78，则采用预取技术后，命中率为多少？

2. 设64个处理器编号分别为0、1、．．．、63，求按下函数作用的结果。

Shuffle(Cube5 (Shuffle (42))) Butterfly(Shuffle (PM2+2(55)))

3. 在CRAY-1机上，设向量长度均为54，所用功能部件执行时间分别为：相加需6拍，相乘需7拍，从存储器读/写数均需6拍，存入寄存器及启动功能部件（包括存储器）各需1拍。分析以下向量指令组执行所需的拍数。

（1）V3←V5+V6 （2）V0←存储器

V2←V0*V1 V3←V1+V2

V4←V2+V3 V5←V3+V0

4.设某计算机的Cache—主存存储层次采用组相联映像和LRU替换算法，已知主存容量为1MB，Cache容量为8KB，按4字块分组，每个字块的长度为8个字（32位/字）。假设Cache起始内容为空，CPU从主存单元0、1、2 (2599)

依次读出2600个字，并重复此一读数序列共8次。问Cache的地址命中率为多少？

5. 设现有80个任务需要进入流水线，已知流水线的功能段都是为5个，流经每个功能段需要的时间相同，都是Δt。现在计算在下列情况下完成80个任务分别需要多少时间？

（1）超标量流水线，每个时钟周期可以同时发射3条指令；

（2）超流水线，每个时钟周期可以分时发射4次，每次发射1条指令；（3）超标量超流水线，每个时钟周期可以分时发射4次，每次发射3条指令。

四．综合计算题（每题10分，共20分）

1.试确定在下列四种计算机系统中，计算表达式∏=+=128

1

)

(i i i B A S

所

用的时间。其中，加法需用30ns ，乘法需用50ns 。在SIMD 和MIMD 计算机中，数据由一个PE （处理单元）传送到另一个PE 需要10ns ，而在SISD 计算机中，数据传送时间可忽略不计。在SIMD 计算机中，PE 之间采用全连接互连，在MIMD 计算机中，PE 间以立方体连接方式互连。

（1） 具有一个通用PE 的SISD 系统；

（2） 具有一个加法器和一个乘法器的多功能部件的SISD 计算机系统； （3） 有8个处理器的SIMD 系统； （4） 有8个处理器的MIMD 系统。

2.在一个四段的流水线处理机上需经7拍才能完成一个任务，其预约表如示，分别写出延迟禁止表F 、冲突向量C ，并确定最优调度方案，若按最优调度方案输入93个任务，求实际吞吐率、效率和加速比。