计算机体系结构期末试卷试题7

计算机系统结构

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一、填空题（20分，每空2分）

1．数据流机采用（），执行的操作序列取决于输入数据的可用性；归约机则采用（），执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。

2．设计I/O系统的三个标准是（）、（）和（）。

3．单机和多机并行性发展的技术途径有（）、（）和（）。

4.与重叠机器一样，流水机器在遇到（）指令，尤其是（）指令时，效率也会显著下降。

二、简答题（20分，每题10分）

1．在进行计算机系统设计时，一个设计者应该考虑哪些因素对设计的影响？

2．请简述I/O系统设计的步骤。

三、（共60分）现有如下C语言源代码：

for （i=0；i<100，i++）

{ A[i]=B[i]+C；}

其中，A和B是两个32位整数的数组，C和i均是32位整数。假设所有数据的值及其地址均保存在存储器中，A和B的起始地址分别是0和5000，C和i的地址分别是1500和2000。

1.现假设在程序运行过程中，只要有可能就将i的值和数组变量的地址一直保存在寄存器中，请写出该C语言源程序的MIPS实现代码。MIPS代码的大小是多少？

2.假设上述MIPS代码在MIPS流水线上（有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来，所有存储器访问全部Cache命中）执行，请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意：可以改变操作数，但不能改变操作码和指令条数。计算调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数，以及对于上述标准MIPS流水线执行的加速比。

3.请写出该MIPS代码的存储器数据访问地址流（十进制表示）。

4.在前面“3”中的实现中，均是假设存储器访问全部Cache命中，且Cache命中访问时间为1个时钟周期。现假设MIPS流水线没有Cache，所有存储器访问均需50个时钟周期（失效损失），请问“3”中调度后的MIPS指令序列在该MIPS（没有Cache）上执行需要多少个时钟周期数。

5.现假设为MIPS流水线设置一个大小为400 B的一级Cache，Cache块的大小为200 B，

采用全相联映射策略和写回策略，Cache的命中时间为1个时钟周期，失效损失为50个时钟周期，失效时每次预取一个块，预取一个块的时间为50个时钟周期，请计算该Cache的失效率，以及现在“3”中调度后的MIPS指令序列在MIPS上执行需要多少个时钟周期数。