最新11计算机系统结构试卷B答案汇总

11计算机系统结构试

卷B答案

《计算机系统结构B卷》

一、填空题（每小题1.5分，共30分）。

1．向后兼容 2. 虚拟计算机 3. 异构型 4. 从中间向上下

5. 先行指令缓冲栈

6. 多功能流水线

7. 冲突向量

8. 精确断点法

9. 网络直径 10. 级控制 11.单播 12. 通信时延

13. 描述符 14. 越大 15. 寄存器 16. 1

17. 高速缓冲存储器 18. 提高主存带宽 19. 大于 20. 命中时间

二、简答题(每小题6分，共30分)。

1答：多计算机系统和多处理机系统的主要差别有操作系统、存储器、信息交换和并行性的级别等四方面。 (4分) 最根本的差别是操作系统。 (2分) 2答：流水线相关是指程序中指令之间存在的可能影响指令流水线连续流动执行的某种关系。 (3分) 流水线相关一般有三大类：资源（结构）相关、数据相关和控制相关。

(3分) 3答：动态互连网络可通过设置有源开关，借助控制信号对连接通路加以重新组合，以实现所要求的通信模式。（3分）

动态互连网络的形式主要有总线、交叉开关和多级交叉开关等三种类型。

（3分）4答：指令系统的设计包括指令的功能设计和指令格式设计。（3分）

指令格式优化设计的目的有两个：使指令字的平均长度短、使指令格式尽量规整。（3分）

5答：维护Cache与主存一致性的更新算法有：

写Cache命中时有：写回法和写直达法。（3分）

写Cache不命中时有：不按写分配法和按写分配。（3分）三、分析题(第一小题8分，第二小题12分，共20分)。

1解：

2解（1）采用全相联映象时，主存和Cache地址都是由块号和块内地址两部分组成，且由题可知存储器是字编址。所以有：

主存单元数为：8×32MB/32 =8M =223，相应的地址长度为：23位；Cache单元数为：8×8KB/32 =2K = 211，相应的地址长度为：11位。 (3分)

主存是由4个存储体组成的低位交叉访问存储器，每装入一块到Cache时，从每个存储体取一个字，则块的大小为4个存储字，主存和Cache的块内地址长度均为：

log

2

4 =2。所以，主存地址中，块号字段的长度为：23-2 =21位，块内地址字段的长度为：2位；Cache地址中，块号字段的长度为：11-2 =9位，块内地址字段的长度为：2位。

(4分) （2）相联目录表的行数为Cache的块数，即为C b=29 = 512行；相联比较的位数为主存块号长度，即为21位；目录表的宽度（位数）为主存块号长度、Cache块号长度和有效位的和，即为21+9+1=31位。 (5分)

四、计算题(第一小题8分，第二小题12分，共20分)。

1解：（1）因为Cube

3（X

3

X

2

X

1

X

）=X

3

X

2

X

1

X

所以13 → Cube

3

（1101）=0101 →

5

(2分)

（2）因为PM

+3 = X + 23 MOD N 所以13 →PM

+3

（13）= 5 (2分)

（3）因为Shuffle（Shuffle（X

3X

2

X

1

X

））= Shuffle（X

2

X

1

X

X

3

）= X

1

X

X

3

X

2

所以13 → Shuffle（Shuffle（1101））= Shuffle（1011）= 0111 → 7 (4分) 2解：由于该流水线为动态双功能流水线，计算要求先加后乘，因此应先设置加法功能，连续计算出（a1+b1）、（a2+b2）、（a3+b3）、（a4+b4）四个加法后；再设置乘

法功能，而且按[(a 1+b 1)×(a 2+b 2)]×[(a 3+b 3)×(a 4+b 4)]顺序做3个乘法。因此可画出该流水线的时空图如图所示，图中A=a 1+b 1，B=a 2+b 2，C=a 3+b 3，D=a 4+b 4。 (2分)

(5分)

由时空图可以看出，在总共12个△t 的时间内输出7个结果，所以有：

TP = n/Tn = 7/12△t

而当用串行方法完成操作时，需要四次加法和三次乘法，完成一次加法需要4△t ，完成一次乘法需要3△t ，完成该运算总共需要时间为：

T 0 = 4×4△t+3×3△t = 25△t

所以 S = T 0/Tn = 2.08

E = 有效时空区面积/全部时空区面积

= (4×4△t+3×3△t)/(5×12△t) = 0.42 (5分)

1 b 1

2 b 2

3 b 3

4 b 4

B

D

C ·D