2014年4月份考试计算机系统结构第三次作业

2014年4月份考试计算机系统结构第三次作业

一、填空题（本大题共20分，共 5 小题，每小题 4 分）

1. 对硬件堆栈而言，要求其具有 ______ ， ______ ， ______ 和 ______ 的功能。

2. 从单机向多机发展的三条途径是 ______ 、 ______ 、 ______ 。

3. 如果Pi的左部变量也是Pj的左部变量，且Pj存入其算得的值必须在Pi存入之后，则称Pj ______ Pi，如果Pj的左部变量在Pi的右部变量集内，且当Pi未取用其变量的值之前，是不允许被Pj所改变的，就称Pi ______ 于Pj。

4. 设浮点数的尾数为4个机器位，当尾数基值为2时，其可表示的最大尾数值为 ______ 。

5. 浮点数0.01|10…0在|处溢出，按截断法，舍入法和恒置1法进行溢出处理，其结果分别为 ______ 、 ______ 、 ______ 。

二、基本应用题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）

1. 计算Pentium II 450处理机的运算速度。

2. 主存容量位4MB，虚存容量位1GB，虚拟地址和物理地址各是多少？若页面大小为4KB，页表长度是多少？

3. 某计算机cache采用4路组相联映像，已知cache容量为16kB，主存容量位2MB，每个字块有8个字，每个字32位。问主存和cache地址多少位，如何划分？

三、简答题（本大题共30分，共 5 小题，每小题 6 分）

1. 简述脉动阵列机的结构特点。

2. 简述并行性开发的途径和相关例子。

3. 简述寻址方式中的不同地址个数的含义。

4. 简述操作码优化的目的和基本方法。

5. 简述软、硬件分配的三个原则。

四、问答题（本大题共20分，共 2 小题，每小题 10 分）

1. 简述集中式并行处理机的特点。

2. cache组相联映像中cache和主存地址如何划分？

2014年4月份考试作业计算机系统结构第三次作业答卷

一、填空题

1. 相联比较的功能；全下移；部分下移；从堆栈中间取出一项。

2. 时间重叠，资源重复，资源共享

3. 数据反相关、数据相关

4.15/16.

5. 0.01、0.10、0.01

二、基本应用题

1. 由于PentiumII 450处理机的CPI＝0.5，Fz＝450MHz，因此，MIPS＝

Fz/CPIx106＝450/0.5=900（MIPS）。

2. 每页4KB，则页内地址12位。主存4MB，则主存共1K页，页号10位。

虚存1GB，则虚存共256K页，虚页号18位，页内地址12位，共30位。

页表长度256K行。

3. 四路组相联意味着每组有4块，每个块8个字，每个字32位（4个字节），则每块32个字节，cache每组128个字节，共128组。Cache16KB共14位地址，主存2MB共21位地址。

主存地址划分为：

主存高位地址 7位

组号 7位

块号 2位

块内地址 3位

块内字节 2位

cache地址划分为：

组号 7位

块号 2位

块内地址 3位

块内字节 2位

三、简答题

1.

答：其主要特点为：

•结构简单、规整，模块化强；

•数据流和控制流的设计简单规整；

•具有极高的计算并行性；

•脉动阵列结构的构形与特定计算任务和算法密切相关。

2.

答：主要有三种途径：

1、时间重叠

多个处理过程在时间上相互错开，轮流重迭地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

如流水线是典型的时间重叠的例子。

2、资源重复通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。早期的资源重复以提高可靠性为主，现在则被大量用于提高系统的速度性能。

多处理机是典型的资源重复例子。

3、资源共享利用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一资源，以提高利用率，因而提高整个系统的性能。资源共享包括硬件、软件、信息资源的共享。

多道程序分时系统是资源共享的例子。

3.

答： 1、三个地址空间：通用寄存器、主存储器和输入输出设备均独立编址。

2、两个地址空间：主存储器与输入输出设备统一编址。

3、一个地址空间：所有存储设备统一编址，最低端是通用寄存器，最高端是输入输出设备，中间为主存储器。

4、隐含编址方式：实际上指明缺省的地址空间，如堆栈、Cache等。

4.

答：操作码优化的目的是缩短指令字长度，减少程序总位数，增加指令字所能表示的操作信息和地址信息。

其基本方法有：定长编码、Huffman编码和扩展操作码编码。

5.

答：1、软、硬件功能分配第一原则

在现有硬件和器件（逻辑器件和存储器件）条件下，系统要有高的性价比。2、软、硬件功能分配第二原则

考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用。

3、软、硬件功能分配第三原则

既要考虑便于应用组成技术的成果和发挥器件技术的进展，也要考虑硬件对编译和操作系统及高级语言程序设计的支持。

四、问答题

1.答：该种并行处理机的特点为：

1、系统存储器由K个存储体集中组成，处理单元之间通过ICN共享；存储体体数K应等于或多于处理单元数N。

2、数据需合理地分配到各个存储体中。

3、ICN成为处理单元与存储体之间进行转接的数据通路。

2.答：首先根据一块的大小，如块中字节数确定块地址需要几位表示；再根据组中包含块的数量确定块号的位数；再根据cache容量大小确定cache可分为多少组，同时也就确定了组号的位数；主存可根据cache中组中块的多少确定可分为多少组，也就确定了主存中组号的位数；主存组中表示块号地址位数与cache中相同。