浙江大学计算机考博考题操作系统 系统结构

浙江大学计算机考博考题操作系统系统结构

一、判断题(选择一个最佳的答案, 每题3分,共１８分)

1. 测量计算机对事务处理的性能，所用的测试基准程序（Benchmark）应该是：

(a) Whetstone; (b) SPECint; (c)TPC-C; (d) SPECfp

2.从汇编语言程序员的角度看, 下列哪个是不透明的:

(a)cache; (b) 数据通路的宽度;(c) 虚拟存储器;(d)流水线

3.某个应用程序运行所需要的最少存储空间为320页，每页32KBytes。某计算机实际物理内存为256MBytes, 但250Mbytes的内存已被其它程序占用，硬盘的容量为40GBytes, 操作系统为该程序分配的虚拟内存地址空间应该是：

(a) 6MBytes; (b) 10MBytes; (c) 256MBytes; (d)40GBytes

4.某个由多处理器构成的服务器中, 每个处理器都有自己的存储器, 但所有存储器都统一编址, 这种结构属于:

(a) UMA (b)NUMA (c)SMP (d)CLUSTER

5. 某计算机采用了超标量流水线技术, 其指令级并行度为8（即平均每个时钟周期完成8条指令的执行）, 若已知该机采用了两条流水线, 其机器超流水线周期为:

(a) 2个时钟周期; (b) 1个时钟周期; (c) 1/2个时钟周期; (d) 1/4个时钟周期;

6.一台由8个磁盘构成的磁盘阵列，其冗余校验信息在某个磁盘中，所属的RAID级别是：

(a) RAID0；(b) RAID1; (c)RAID3; (d) RAID5.

二、问答题：(10分)

1．RISC机和CISC机相比，提高性能的基本原理是什么? 在指令条数，CPI和时钟频率等方面，它提高性能的关键点在什么地方?(4分)

....

（３）（１０分）某种机器具有层次型存储结构，包含cache，内存和磁盘系统。内存的平均存取时间50个时钟周期，磁盘的平均存取时间1,000,000个时钟周期。在不发生存储器停顿(memory stall)时，所有的指令通常是用两个时钟周期完成（CPI=2）。如果有一个程序在此机器上运行，平均每条指令要访问存储器1.5次，在cache的命中率是98%，而读内存的缺失率(miss rate)为0.01%。程序运行执行的总指令数为1,000,000条，时钟周期为10ns，请问这个程序的总的运行时间T，并分析这个程序有多少时间是花在磁盘I/O上。

（４）(８分) 一个具有64个相同处理器的DSM机器运行某个程序, 每个处理器在存取本地存储器时的CPI为1, 存取远端存储器的时间为3000ns. 处理器的时钟周期为20ns. 与2%的指令需要远端存取相比, 处理器完全没有远端存储器存取时,速度会提高多少?

四、分析题（２３分）

(1) （７分）列出下面代码的相关关系，并把它改写为并行程序

for (i=1; i<=100; i=i+1) {

a=b+c;

b=a+d;

c[i+1]=a+e; \

}

（2）(10分) 在一个包括取指F、译码D、执行X、存数M、写回W的五段流水线机器上，假设每段都花费一个时钟周期，流水线没有采用forwarding 或者Bypassing技术，但寄存器在同一时间的读和写可通过寄存器堆来forward.

机器运行下列代码：

loop: LW R1,0 (R2)

ADDI R1, R1,#1

SW R1, 0 (R2)

ADDI R2, R2,#5

SUB R4,R3,R2

BNZ R4, loop

假设R3的初始值为R2 + 100, 并假设所有的存储器存取都命中。

画出执行上述程序的时空图，并计算这段程序的执行将花费多少个周期。....