计算机系统结构有详细答案

(仅供参考，不作为考试标准)，

选择题分，每题分)2(30计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。

A)硬件设计人员B)逻辑设计人员

D)高级语言程序员C)机器语言或汇编语言程序员

。意________，应当注提系在计算机统设计时，为了高系统性能度的令执行速快A)加经常性使用指大的指令特B)要别精心设计少量功能强数的占减少在数量上很小比例的指令条C)要度D)要加快少量指令的速

。的问题统中因________而导致系主重叠寄存器技术要用于解决在RISC 流水线影A)JMP指令响保护令B)CALL指的现场问存储器不便来只C)有LOAD和STORE指令带的访度速器访问D)存储

________ 效率高计为使流水算机运行要A)各过程段时间不同B)连续处理的任务类型应该不同

D)连续处理的任务数尽可能少C)连续处理的任务类型应该相同

栈型替是的________。换算法堆不属于B)近期最少A)近期最使用法久未用法

D)页面失效频率法出进C)先先法

象联组，相映的优点。是________象联全与相映相比B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率小录A)目表高

是方好关相指除中叠次一重消令最的法________。B)设相关专用令指改准A)不修通路

令指条下析分后推C) 令指条下行执后推D)

流的用采，时关据数到，中作水操遇相________。有法办解决器译编化优A)用办的排新重令指过通，测检序法据数B)向定重技术

C)延迟转移技术

D)加快和提前形成条件码

经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。

A)多级立方体网络B)多级PM2I网络

D)上述多级混洗交换网络任何网络C)

序传送的________。是以虫蚀寻径流水方式在各寻径器是顺B)包A)消息C)片节D)字

________

处理机超标量作指条令部件个B) 只有一操期A)在一个时钟周内分时发射多多钟C)在一个时周期内同时发射条指令件有只一个取指部D)

________ 流水括标不包线的技术指率比加B) 应A)响比吞吐率C)速D)效

________ 属于机向量处理D)MIMD

B)SIMD A)SISD C)MISD

系。统结构属________于MIMD 同一的管理元个控制单时元理A)各处单同受的送单一时理各B)处单元同接受同个控制元来指令机算机理和多计处C)多机处理阵D)列

储的储，单处机处并计BSP算机的行理有16个理元并行存器存体个数________。为B)1

C)32

D)17A)16

判断题正确打√，错误打╳，分，每题分)10(1( ×)对计算机系统中经常使用的基本单元功能，宜于用软件来实现，这样可降低系统的成本。

(√)处理机级流水线又称为指令流水线。

( ×)由于RISC简化了指令系统，因此，RISC上的目标程序比CISC上的目标程序要短一些，程序执行的时间就会少一些。

( ×)在存储体系中，地址的映象与地址的变换没有区别。

( ×)在满足Cache与主存的一致性方面，写回比写直达法好。

( ×)Cache组相联映象的块冲突概率比直接映象的高。

(√)采用LRU替换的Cache存储器，分配给程序的Cache容量一定时，块的大小增加，Cache的命中率将先上升，到一定时候又会逐渐降低。

(×)阵列处理机以多个处理机构成阵列。

( √)SIMD计算机的算法极大地依赖于机器的系统结构。

(×)解决多处理机Cache不一致性问题是基于链式目录的协议优点是限制了共享数据块的拷贝数量。

综合题

(10分)如果某计算机系统有3个部件可以改进，则这三个部件经改进后的加速比分别为：S1=30，S2=20，S3=10。

(1)如果部件1和部件2改进前的执行时间占整个系统执行时间的比例都为30%，那么，部件3

改进前的执行时间占整个系统执行时间的比例为多少，才能使3个部件都改进后的整个系统的加速比Sn达到10

(2)如果3个部件改进前执行时间占整个系统执行时间的比例分别为30%、30%和20%，那么，3个部件都改进后系统的加速比是多少未改进部件执行时间在改进后的系统执行时间中占的比例是多少

，5%，10%，，别为35%25%，20%使条共有7指令，各指令的用频率分机一(10分)台模型。3%和2%。长平均度设算所计操作码的，并码设度的求(1)要操作码平均长最短，请计操作的编码计存储器型变址寻址方式-16位字长的寄存器-8字长的寄存器寄存器型指令3条，(2)设计127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。指令4条，变址范围不小于±

解：

Huffman）要使得到的操作码长度最短，应采用解：（1树如下：编码，构造Huffman

S1S2 S3S4这样，采用Huffman编码法得到的操作码的平均长度为：

H = 2×++ + 3×+ 4 ×+ 5×+

=+++

=

(10分)有一个4段流水线，如下图所示：

S1S2S3S4

其中，段S1和S3的执行时间均为200ns,段S2和S4的执行时间均为100ns。

若瓶颈段S1可使用细分方法改造，瓶颈段S3可使用并联方法改造，对改造后的流水线，分别使用公式和时空图求连续流入4条指令的实际吞吐率和效率

(10分)设向量长度均为64，在Cray-1机上所用浮点功能部件的执行时间分别为：相加6拍，相乘7拍，求倒数近似值14拍；从存储器读数6拍，打入寄存器及启动功能部件各1拍，问下列各指令组，组内的哪些指令可以链接哪些指令不可链接不能链接的原因是什么

分别计算出各指令组全部完成所需要的拍数。

(2)V2<--V0*V1(3)V0<--存储器存储器(4)V0<--存储器(1)V0<--存储器V3<--V1<--1/V0 V1<--V2+V3 V2<--V0*V1 V3<--V1*V2 V3<--V2+V0 V4<--V5*V6

V4<--V2+V3 V5<--V3+V4 V5<--V3+V4

解：(1)3 条向量指令之间既没有发生源Vi 冲突，也没有Vi 的先写后读相关，又不存在功能部件的使用冲突，所以这3 条向量指令可以同时并行流水。向量指令组全部完成需要

max{(1+6(访存)+1+64-1),(1+6(浮加)+1+64-1),(1+7(浮乘)+1+64-1)}

=72拍。