武汉大学计算机学院《计算机系统结构》08级A卷B卷及答案

武汉大学计算机学院

2010-2011学年度第一学期2008级

《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（开卷）

姓名：学号：专业：

（注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。）

一、单项选择题（每小题2分，共20分）

1．设计一个计算机系统时，以下对系统结构透明的选择是（）。

【A】数据总线是64位还是32位【B】指令的寻址方式是否由操作码指明【C】是否设置堆栈数据表示【D】I/O系统是采用通道还是外围处理机2.在有通道处理机的I/O系统中，用户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？

【A】通道指令【B】中断指令【C】无链通道指令【D】广义指令3．RISC不采用的实现技术是（）。

【A】重叠寄存器窗口【B】以微程序为主解释指令

【C】优化延迟转移【D】以硬联逻辑为主解释指令

4、编号为0—F的16个处理器采用PM2+3单级网络互连，第13号处理器连至第（）号处理器。

【A】4 【B】5 【C】6 【D】7

5．流水计算机中采用“旁路技术”，可以解决（）。

【A】RAR相关【B】WAR相关【C】RAW相关【D】WAW相关6、某I/O系统有两个选择通道，每个通道上都接有速率分别为500、450、600和500（KB/S）的四台设备。则I/O系统的实际流量为（）KB/S。【A】450 【B】500 【C】600 【D】都不是

7、“直接用微程序去解释另一台系统结构不同的机器的指令系统、以实现软件的移植”方法，这种技术是（）。

【A】向前兼容【B】向后兼容【C】仿真【D】模拟

8、在Pentium处理器中，流水线对转移指令的猜测技术是（）。【A】BHT 【B】BTB 【C】BTIB 【D】都不是

9、在N个结点的混洗交换网络中，结点间的最大距离是（）。

【A】n次交换【B】n次混洗

【C】n次交换，n-1次混洗【D】n-1次交换，n次混洗

10、德国时间2010年5月31日公布的第35届全球超级计算机TOP500排行榜中，我国星云超级计算机系统排名是（）。

【A】第一【B】第二【C】第三【D】第四

二、（10分）

假设在一台40MHz处理机上运行180 000条指令的目标代码，程序主要由4种指令组成。根据程序跟踪实验结果，已知指令混合比和每种指令所需的指令数如下表所示：

(1)计算在单处理机上用上述数据运行程序的平均CPI。

(2)根据(1)所得CPI，计算相应的MIPS速率。

三、（10分）某模型计算机有7条指令，各指令使用频度分别为

0.40,0.26,0.15,0.06,0.05,0.04,0.04。试求出操作码的Huffman编码和扩展编码，并求其平均码长和信息冗余量。（H=2.27）

四、（10分）若某机要求有：三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令16条。设指令字长为12位，每个地址码长3位。问能否以扩展操作码为其编码？如果其中单地址指令为254条呢？说明其理由。

五、（10分）有一字节多路通道连接磁盘、磁带、打印机三个设备。磁盘以20μs的间隔向控制器发DMA请求，磁带以25μs的间隔发DMA请求，打印机以40μs间隔发DMA请求。字节多路通道选择设备的时间为4.5μs，传送一个字节需要的时间为0.5μs。试问该通道能否正常工作?

六、（10分）在如下图所示的流水线上依次输入5条指令，求其实际吞吐率和效率。

七、（10分）有一5功能段非线性流水线，预约表如下：

（1）写出其禁止表和冲突向量，画出流水线调度状态有向图；

（2）分别写出不等间隔调度和等间隔调度两种方案中的最优调度方案，平均延迟各是多少？

（3）按不等间隔最佳调度方案连续输入5个任务，画出时空图。

八、（10分) 图(A)和(B)分别是N=8个结点的间接二进制n 方体多级网络和多级混洗交换网络。分别在(A)、(B)图中要求同时实现PE5到PE0、PE7到PE1的连接，描述其路径。如有阻塞则指明其路径上的开关号。

九、（10分）对于4×4矩阵 A 和B ，要求矩阵C=A ×B 。试分析这一运算在以下不同结构的计算机上执行过程，如有必要，请描述数据存储分配情况。 (1)标量非流水线结构计算机 (2)CRAY-1型向量计算机 (3)ILLICA-Ⅳ阵列计算机 （全部试题完）

0 1 2 3 4 5 6 7

输出端

0 1 2

3 4 5 6 7

输入端 A B

C D

E F

G H

I L

J

K (A)

A

B C

D E

F G

H I

L

J K

输入端

0 1 2 3

4

5

6

7 输出端 0 1 2 3 4 5 6 7

(B)

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2010-2011学年度第一学期2008级

《计算机系统结构》期末考试试卷（A ）参考答案

一、（每小题2分，共20分） [解]：1-10：ADDBC DCBCB 二、（10分）(评分:5+5) [解]： (1)CPI=2.22

(2)MIPS ≈18.02

三、（10分）(评分:4+3+3) [解]：编码和树(4分) L 哈=2.32(3分)

R=（2.32-2.27）/2.32≈2.2%(3分) 四、（10分）(评分:4+3+3)

[解]：不能。(4分)当单地址指令为254时，可行。(3分) 000 ××× ××× ××× 011 ××× ××× ××× 100 000 000 ××× 111 111 101 ××× 111 111 110 000 111 111 111 111(3分)

五、（10分）(评分:4+3+3)

[解]：T=4.5μs+0.5μs=5μs ，f max =200（KB /S ）(4分)

f byte =(1/20+1/25+1/40)×106=115（KB /S ）(3分)< f max =200（KB /S ）(3分)

所以，该通道能正常工作。

六、（10分）(评分:时空图4+TP3+E3) [解]：（时空图略）

t

TP ∆=

265%

1.48264015≈∆⨯∆⨯=

t

t E