10-11第二学期计算机系统结构(B)

2010-2011第二学期《计算机系统结构》试卷（B）

班级____________ 学号_______ 姓名___________ 分数_____

一、填空题：（每空1分，共18分）

1. 为了满足向量计算机中运算器带宽的需求，通常有两种存储器系统结构，它

们是__________和___________。

2. 设Cache的工作速度为主存的5倍，且Cache的访问命中率为90%，则某计

算机采用Cache后，对整个存储系统而言，其加速比为____________。

3. 衡量流水线性能通常有三种主要指标，它们是__________、_________和效率。

4. 计算机系统结构是计算机系统的软硬件的分界面，计算机组成是计算机系统

结构的_________；计算机实现是计算机组成的___________。

5. 指令间的相关，将使流水线出现停顿。指令间相关又可分为_________和控制

相关两类。

6. 每条指令都是由____________和地址码两部分组成。

7. 根据数据传送的方式，通道可分成______________、__________和

______________三种类型。

8. 从不同的角度，我们可以把流水线分成不同的类别。如果根据流水线是否有

反馈信号来划分，可以分为_____________和_____________；多功能流水线可以分为两种，即根据它在同一时间内是否能连成多种方式，可以分为______________和_____________。

9. Cache存储系统的调度由硬件完成，所以它对于___________程序员和

_________程序员是透明的。

二、判断题（每小题1分，共10分）

1．计算机体系结构是一门研究计算机硬件结构的学科。（）

2．采用直接映象的Cache就没有替换算法的问题。（）

3．主存储器是现代计算机系统的数据传送中心。（）

4．用虚拟存储方式，逻辑地址的空间可以比整个磁盘空间还要大。（）5．单指令流单数据流计算机的每个机器周期最多执行一条指令。（）

6．流水线方式就是操作重叠。（）

7．Cache的透明性往往是理论上做得到，实际上是做不到的。（）

8. 软件是促使计算机系统结构不断发展的最活跃因素。（）

9. RISC为了提高指令执行速度，绝大部分采用微程序实现。（）

10. 并行度是指不存在相关，可以同时并行执行的指令数。（）

三、解释下列术语（每小题3分，共18分）

1. RISC和CISC

2. CPI

3. 加速比

4. 存储系统

5. 多功能流水线

6. 向量链接技术

四、简答题（共20分）

1. Flynn（弗林）按照指令流和数据流的不同组织方式，将计算机系统划分为哪

几类？

2. 简述RISC机的特点。

3. 简述向量处理机的工作方式分为哪几大类？它们对向量支持主要有哪些技

术特点?。

4. 近期最少使用的页面替换算法的原理是什么？它有何优缺点？

五、综合题（共34分）

1. 用一台40MHZ处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时

钟周期数如下：

求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。

2. 用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算i A i ∑=10

1

。每个功能段的延迟时间均

相等，流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算，画出流水线时空图，并计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。

3. 假设在一个采用组相联映象方式的Cache 中，主存有B0～B7共8块组成，

Cache 有2组，每组2块，每块的大小为16个字节，采用LFU 块替换算法。在一个程序执行过程中依次访问此Cache 的块地址流如下： B6，B2，B4，B1，B4，B6，B3，B0，B4，B5，B7，B3 (1) 写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。 (2) 写出Cache 地址的格式，并标出各字段的长度。 (3) 如果采用FIFO 替换算法，计算Cache 的块命中率。 (4) 采用LFU 替换算法，计算Cache 的块命中率。