计算机系统结构试题及答案

2009-2010 学年度第一学期 2007 级 计算机系统结构期末考试试卷（A） （闭卷） 姓名： 学号： 专业： （注：考试时间为 120 分钟；所有解答必须写在答题纸上。 ） 一、单项选择题（每小题 3 分，共 30 分） 1在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（ ）设想是不行的? 【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的 4 级增加到 5 级 【C】在 CPU 和主存之间增设 Cache 存贮器 【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（ ） 。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取 【B】CPU 内部的数据通路的宽度是 8 位还是 16 位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3一个平衡的计算机系统，应该是（ ） 。 【A】1MIPS 的 CPU 速度 【B】1MB 的主存容量 【C】1Mb/s 的 I/O 吞吐率 【D】A、B 和 C 4、 （ ）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。 【A】由上往下 【B】由下往上 【C】由中间开始 【D】上下同时开始 5当今微型机中实现软件移植最好的方法是（ ） 。 【A】系列机 【B】兼容机 【C】仿真技术 【D】统一高级语言 6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（ ）数据表示。 【A】向量 【B】堆栈 【C】描述符 【D】A 和 C 7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（ ） 。 【A】节约主存空间 【B】提高数据的访问速度 【C】一个主存周期可取多条指令 【D】一个主存周期至少可取到一条指令 8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（ ） 。 【A】Huffman 编码 【B】等长编码 【C】Huffman 扩展编码 【D】BCD 码 9、流水计算机中将指令 Cache 和数据 Cache 分开，主要是为了（ ） 。 【A】提高存储系统的速度 【B】增加主存容量 【C】解决功能部件冲突 【D】解决访存冲突 10、当 N=16 时，能描述 4 组 4 元交换的函数是（ ） 。 【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3 二、 （10 分）在采用通用寄存器指令集结构的计算机上得到了如下所示的数据： 指令类型 执行频率 时钟周期数 ALU 指令 43% 1 LOAD 指令 21% 2 STORE 指令 12% 2 分支指令 24% 2 假若编译器优化后能去掉 50%的 ALU 指令，但不能去掉其它三类指令。求优化后的 MIPS 与优 化前的 MIPS 速率比。 三、 （10 分）设某机器系统指令字长 12 位，每个操作码和地址均占 3 位，试提出一种分配方 案，使该指令系统有 4 条三地址指令，8 条二地址指令和 180 条单地址指令。 四、 （10 分）设通道在数据传送期中，选择设备需 4.9S，传送一个字节数据需 0.lS。 （1）其低速设备每隔 250S 发出一个字节数据传送请求，问最多可接多少台这种设备？ （2）若有 AE 共 5 种高速设备，要求字节传送的间隔时间如下表所示，其时间单位为S。 若一次通信传送的字节数不少于 1024 个字节，问哪些设备可挂在此通道上？哪些则不能？ 设备 A B C D E 时间间隔(S) 0.13 0.1 0.11 0.2 0.3 五、 （10 分）有一非线线性流水线预约表如下。 功能段 1 2 3 4 5 6 S1 S2 S3 S4 （1）求平均延迟最小的最佳调度方案； （2）画出按最佳方案之一连续输入 3 个任务的时空图。 六、 （10 分）有一四段线性流水线,每功能段延时时间分别是： t1=t3=t4=t0, t2=3 t0。若在这个流水线上执行 40 个任务。求实际吞吐率、效率和加速比。 七、 （10分）N=8个结点的三级立方体网络如下图所示。当K1=0时，试说明输入4号结点不能实 现和哪些输出结点相连？ 八、 （10 分）在 8 个 PE 构成的双向环互连的并行处理机中，计算点积 S= n i ii ba 1 (n=8) 所需要的时间。 设初始化时将 A,B 各分量已分配到各 PE 中， 且设相邻处理单元之间传送一次 数据需要时间t，完成一次加法需要时间 2t，完成一次乘法需要时间 4t。 A B C D K K0 0 E F G H K K1 1 I J K L K K2 2 C C0 0 C C2 2 C C1 1 C C3 3 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 输输 入入 端端 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 输输 出出 端端 （全部试题完） 武汉大学计算机学院 2009-2010 学年度第二学期 2007 级 计算机系统结构期末考试试卷（A）参考答案 一、 （每小题 3 分，共 30 分） 解：1-10：BCDCA BDCDB 二、 （10 分） 解： 三、 （10 分） 解： 000 011 100 000 100 111 101 000 000 101 111 111 110 000 000 111 110 011 四、 （10 分） 解： （1）低速设备应接字节多路通道 所以，n50 台，即最多可接 50 台 （2）根据题意，此通道为选择通道 其中，n1024，应使select imaxselect，由此可得出通道工作周期为：T0.1014(us) 所以，只有 A、C、D、E 可挂在此通道上，B 则不行。 五、 （10 分） 解： （1）状态图略。最佳调度方案为（3）和（1，5） （2）输入 3 个任务时空图略。 64+116=180 9 . 0 1.73 .57110 10 6 6 new old c old new c old new CPI CPI R CPI CPI R MIPS MIPS 250 1 1 . 09 . 4 11 .max n TT f Ds byte n n S T D T select f 9 . 4 1 . 0 11 .max 六、 （10 分） 解： 七、 （10 分） 解：不能与输出的 2、3、6、7 结点相连。 八、 （10 分） 解：需要 8 次乘法，7 次加法； 共 14t 计算机系统结构 姓名： 学号： 一、名词解释（每题 3 分，共 15 分） 1. Cache 2:1 经验规则 3. 同构型多处理机 5. 堆栈型机器 2. 计算机体系结构 4. 通道处理机 )(175 ns540 35 5ns8)43(5 384 TPMIPS ttttt TP j 123 40 3396 40 ) 140(6 40 %8 .48 1234 640 t t E 95. 1 123 640 t t SP 5 二、填空（每空 1 分，共 20 分) 1. 设计 I/O 系统的三个标准是 （ ） 、（ ） 和 （ ） 。 2. 存 储 器 层 次 结 构 设 计 技 术 的 基 本 依 据 是 程 序 的 （ ） 。 3. 相联度越高， （ ）失效就越少； （ ）失效不 受 Cache 容量的影响，但（ ）失效却随着容量的增加而减少。 4. 在虚拟存储器中，一般采用（ ）地址映象方法和 （ ）更新策略。 5. 计算机系统中提高并行性的技术途径有 （ ） 、 （ ） 和（ ）三种。在高性能单处理机的发展中，起主导作用的是 （ ） 。 6. 在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行的顺序 保持一致，则只可能出现（ ）相关,否则就有可能出现（ ） 、 （ ）和（ ）相关。 7. 对向量的处理有 （ ） 方式、（ ） 方式、（ ） 方式。 三、简答题（每题 6 分，共 24 分） 1. 任写出三种 Cache 的优化技术，并简述其基本思想。 2. 在指令集结构设计中，应该考虑哪些主要问题？ 3. 数据相关有哪几种类型？解决数据相关有哪些主要方法？ 4. 试以系列机为例， 说明计算机体系结构、 计算机组成和计算机实现 三者之间的关系。 四、计算题 1. 给定以下的假设， 试计算直接映象 Cache 和两路组相联 Cache 的平 均访问时间以及 CPU 的性能。由计算结果能得出什么结论？ （1） 理想 Cache 情况下的 CPI 为 2.0，时钟周期为 2 ns，平均每条 指令访存 1.4 次。 （2） 两者 Cache 容量均为 128 KB，块大小都是 32 字节。 （3） 组相联 Cache 中的多路选择器使 CPU 的时钟周期增加了 10%。 （4） 这两种 Cache 的失效开销都是 80 ns。 （5） 命中时间为 1 个时钟周期。 （6） 128 KB 直接映象 Cache 的失效率为 1.0%，128 KB 两路组相联 Cache 的失效率为 0.7%。 （15 分） 6 2. 计算机系统字长 64 位，包含三个选择通道和一个多路通道，每个 选择通道上连接了两台磁盘机和三台磁带机，多路通道上连接了了两台行 式打印机，两台读卡机、10 台终端，假定各设备的传输率如下：磁盘机： 600 KBps，磁带机：200 KBps，行打机：6.6 KBps，读卡机：1.2 KBps， 终 端：1 KBps。计算该计算机系统的最大 I/O 数据传输率。 （6 分） 3. 某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的 20 倍，而系统运行一程序的整体性能提高到原来的 10 倍，试计算该程序 中浮点操作所占的比例。 （5 分） 4. 动态多功能流水线由 6 个功能段组成，如下图所示： s1s6s5s3s4s2 其中，s1、s4、s5、s6 组成乘法流水线，s1、s2、s3、s6 组成加法流水线， 各个功能段时间为：s1、s3、s4、s6 为t，s2、s5 为 2t，假设该流水 线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以 最快的方式用该流水计算：（AiBi） （其中i1.4，为连乘符号） （1）画出其处理过程的时空图。 （2）计算其实际的吞吐率和效率。 （15 分） 20032004 学年度第 2 学期计算机系统结构试题 A 答案 一、填空题： （） 1 由软件实现的机器称为虚拟机器；由硬件和微程序（固件）实现 的机器称为实际机器。 2 软件和硬件在逻辑上是等效的。 7 3 由于软、硬件紧密相关，软硬界面常常是模糊不清的。 4 计算机组成设计主要是围绕：1.提高速度，2.提高操作的并行度、 重叠流水，3.分散功能，4.设置专用功能部件来进行。 5 具有相同“系统结构” （如指令系统相同）的计算机可以因为速度 要求等因素的不同而采用不同的组成。 6 一种“计算机组成”可以采用多种不同的“计算机实现” 。 7 “计算机组成”反过来也会影响“系统结构” 。 8 计算机系统结构设计的主要任务是：进行软、硬件的功能分配。 9 计算机系统设计，从多级层次结构出发，可以分为：由上往下、 由下往上和从中间开始三种不同的设计思路。 10计算机应用可以归纳为向上升级的四类它们分别是： （1） 数据处理（Data Processing） 。 （2） 信息处理（Information Processing） 。 （3） 知识处理（Knowledge Processing） 。 （4） 智能处理（Intelligence Processing） 。 二、简答题： 1 计算机实现（Computer Implementation）？:是指计算机组成的 物理实现，包括：处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度， 器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术， 信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。 2 计算机组成（Computer Organization）？:是指计算机系统结构 的逻辑实现，包括：机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 3 软件的可移植性？是指软件不用修改或只需经少量加工就能由一 台机器搬到另一台机器上运行，即同一软件可以不同的系统环境。 4 向上（下）兼容？：是指按某档机器编制的软件，不加修改就能 运行于比它高（低）档的机器上。 5 向前（后）兼容？：指的是，在按某个时期投入市场的该型号机 器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前（后）投入市场的机器上。 6 兼容机（Compatible Machine）？：具有同一系统结构的计算机 称为。采用兼容机的思想与采用系列机的思想实际上是一致的。 7模拟（Simulation） ：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称 为。 8仿真（Emulation） ：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法 称为。 9现场片：使用户可根据需要改变器件内部的功能或内容，以适应结 构和组成变化的需要。 8 10全用户片：完全按用户要求设计的用户片称为全用户片。 三、简述题： 1 算机系统结构研究的是什么？ 答：软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。 2 计算机组成设计要解决的问题是什么？ 答：在所希望能达到的性能和价格比的前提下，怎样最佳、最合理地把各 种设备和部件组织成为一台计算机，以实现所确定的系统结构。 3器件的发展对系统结构的影响？ （1）器件的发展改变了逻辑设计的传统方法。 （2）器件的发展也使系统结构的“下移”速度加快。 （3）器件的发展还促进了算法、语言和软件的发展。 4.什么是并行性？只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完成两种或 两种以上性质相同或不同的工作，它们在时间上能相互重叠，都体现 了并行性。 5.CISC 指令系统的含义? 复杂指令系统计算机，即机器指令系统变得越来越庞杂，这就是所谓的 CISC 指令系统。 6.什么是页式存贮管理？ 页式存贮管理是把主存空间和程序空间都机械地等分成固定大小的 页，按页顺序编号。 （页面大小随机器而异，一般在 512 到几 KB） 。 7.什么是向量流水处理机？ 向量流水处理机是将向量数据表示和流水线技术结合在一起，构成向 量流水处理机，简称向量流水处理机。 8.什么是相联处理机？ 相联处理机是以相联存贮器为核心，配上必要的中央处理部件、指令 存贮器、控制器和 I/O 接口，就构成一台以存贮器操作并行为特点的相联 处理机。 9 四、计算题： 1 设一台模型机有 7 条指令，其使用频度为： _ 指令 使用频度 | 指令 使用频度 I1 0.03 | I4 0.05 I2 0.03 | I5 0.15 I3 0.04 | I6 0.3 | I7 0.4 _ 求出： （1）利用哈夫曼（Huffman）压缩技术，构造哈夫曼树； （2）.操作 码平均码长和扩展码长。 要求：哈夫曼树节点为 (1) 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 (2) H=2.17 H=2.2 2. 如果设一个系统有四个中断级，个级中断响应次序为 1-2-3-4。见 中断级屏蔽位表 1.0 0.6 0.3 0.15 0.06 0.09 0.03 0.03 0.04 0.05 0.15 0.3 0.4 10 中断处理 程序级别 中断级屏蔽位 1 级 2 级 3 级 4 级 第 1 级 第 2 级 第 3 级 第 4 级 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 求当把中断次序改为 1-4-3-2 时，画出中断级屏蔽位表。 中断处理 程序级别 中断级屏蔽位 1 级 2 级 3 级 4 级 第 1 级 第 2 级 第 3 级 第 4 级 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 3. 计算流水线实际吞吐率 TP 和效率。设有两个向量 C 和 D，各有 4 个 元素，在图中的静态双功能流水线上工作。其中，1-2-3-5 组成加法流 水线，1-4-5 组成乘法流水线。设每个流水线所经过的时间均为t，而 且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中， 其延迟时间和功能切换所需要的时间都可以忽略不计。求：该流水线的实 际吞吐率 TP 和效率。 空间 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 时间t 11 实际吞吐率 TP=7/（15t） =32% 4. 计算多级立方体互连网络。 见图 N=8 多级立方体互连网络，求当输入 端级控制信号为 S2S1S0=010 时，输入端为 0 1 2 3 4 5 6 7 时，输出端为： 23016745 。 输入 输出 5. 由表达式：E= a +bx+cx 2+dx3，利用减少树高的办法来加速运算，要求 （1）画出树形流程图； （2）确定 TP、P、SP、EP诸值 d a c x 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 s0 s1 s2 A B C D E F G H I J K L + + * * * * + * * 12 b x x x x x p=3 , TP =4, SP =3/2, EP =1/2 计算机系统结构试题 第一部分 选择题 一、单项选择题(每小题 1 分，共 10 分)在每小题的四个备答案中有一个正 确的答案，将正确答案的序号写在题干后的括号内) 1.计算机使用的语言是( ) A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 2.动态数据流机最突出的特点是使( ) A.数据流令牌无标号 B.需要程序记数器来实现 C.令牌带上标号 D.同步由门(Latch)寄存器来实现 3.多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则( ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 4.多处理机的各自独立型操作系统( ) A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 13 6.“启动 I/O”指令是主要的输入输出指令，是属于( ) A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 7.全相联地址映象是指( ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间是固定的，而组内任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 8.( )属于 MIMD 系统结构。 A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机 9.设 16 个处理器编号分别为 0，1，2，15 用 Cube3互联函数时，第 10 号处理机与第( )号处理机相联。 A.11 B.8 C.14 D.2 10.若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则( ) A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 第二部分 非选择题 二、填空题(每空 1 分，共 20 分) 11.标志符与每个数据相连， 合存于_， 用于描述单个数据的_。 12.总线仲裁算法有：静态优先级算法、固定时间片算法、_算法和 _算法。 13.计算机仿真用_解释，计算机模拟用_解释。 14.按弗林(Michael J.Flynn)的观点，计算机系统可分为单指令流单数据流、 _、多指令流单数据流和_四大类。 15.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出_，其次，要 处理好指令之间可能存在的_。 16.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。 17.超长指令字(VLIW)结构是将_和_两者相结合。 18.互连网络的交换方法主要有线路交换、包交换、线路/包交换，SIMD 互 14 连网络多采用_交换，多处理机常采用_交换。 19.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。 20.输入输出系统包括输入输出设备、设备_及与输入输出操作有关 的_件。 三、改错题(每小题 2 分，共 10 分)(下列每小题划线部分 A、B、C 中有一 处错误，请先写出错处，并在括号中写出正确文字) 21.对操作码进行优化编码时，在了解每种指令在程序中出现的概率后，使 用 Huffman 算 A B 法构造 Huffman 树，这样获得的 Huffman 编码是唯一的。( ) C 22.多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写 2 种相关， 以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串 行和交换串行。( ) A B C 23.计算机仿真适合在两种结构差距大的机器间运用。( ) A B C 24.主存空间数相关是相间隔的两条指令之间出现对主存同一单元要求先 写而后读的关联。 A B C ( ) 25.由于 Cache 存贮器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此 Cache 存贮器对应用 A 程序员是透明的，而且 Cache 对处理机和主存间的信息交往也是透明的。 ( ) B C 四、简答题(每小题 6 分，共 30 分) 26.简述标志符数据表示的主要优点。 27.简述设计 RISC 结构用了哪些基本技术? 28.设 Pi和 Pj程序段都是一条语句，且 Pi在 Pj之前执行，试举出 Pi和 Pj间 存在 3 种可能的数据相关。 29.简述控制驱动的控制流方式的特点? 15 30.模拟与仿真的主要区别和适合场合是什么? 五、应用题(共 30 分) 31.(12 分)假设某模型机共有 7 条指令，7 条指令 I1I7使用的频度分别为： 0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03。 (1)利用 Huffman 算法， 构造 Huffman 树， 并给出 Huffman 编码和平均 码长。 （2)给出 Huffman 扩展码编码。 32.(10 分)多级混洗交换网络是如何组成的？它与间接二进制 n立方体网络 有何差异?并画出 N=8 时的多级混洗交换网络图。 33.(8 分)设向量 A 和 B 各有 4 个元素在下图所示的静态双功能流水线上计 算向量点积 AB=a b ii i 1 4 ，其中 1235 组成加法流水线，14 5 组成乘法流水线。 若假定流水线的各段所经过的时间均为t=2.5， 流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间 和功能切换所需的时间都可忽略。求出吞吐率和加速比。 计算机系统结构试题参考答案 一、单项选择题(每小题 1 分，共 10 分) 1.B 2.C 3.B 4.D 5.B 6.B 7.A 8.C 9.D 10.A 二、填空题(每空 1 分，共 20 分) 11.同一存储单元 类型特征 12.动态优先级 先来先服务 13.微程序 机器语言 14.单指令流多数据流 多指令流多数据流 15.空间代价 关联 16.转移 条件转移 17.水平型微码 超标量处理 18.线路 包 19.数据驱动 需求驱动 20.控制器 软硬 三、改错题(每小题 2 分，共 10 分) 21.(C 错 改为“不是唯一的”) 16 22.(C 错 改为“不允许顺序串行和交换串行”) 23.(B 错 改为“差距不大”) 24.(A 错 改为“相邻”) 25.(A 错 改为“硬件”) 四、简答题(每小题 6 分，共 30 分) 26.(1)简化了指令系统和程序设计； (2)简化了编译程序； (3)便于实现一致性校验； (4)能由硬件自动变换数据类型； (5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求； (6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。 27.(1)按 RISC 一般原则设计；(2)逻辑实现用硬联和微程序结合；(3) 用重叠寄存器窗口(4)指令用流水和延迟转移；(5)优化设计编 译系统。 28.(1)若 Pi的左部变量在 Pj的右部变量集内，且 Pi必须取出 Pi运算 的结果来作为操作数，则称 Pi“数据相关”于 Pi。 (2)若 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，则称 Pi“数据反相关”于 Pj。 (3)若 Pi的左部变量也是 Pj的右部变量，且 Pj存入其算得的值必 须在 Pi存入之后，则称 Pj“数据输出相关”于 Pi。 29.控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据 在指令之间传递； 指令的执行顺序隐含于控制流中， 可以显式 地使用专门的控制操作符来实现并行处理， 指令执行顺序受程 度计数器的控制，即受控制令牌所支配。 30.模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。 仿真是用微程序解释， 其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释， 其解释程序存在主存中。模拟灵活，可实现不同系统间的软件移 植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上 损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率 也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。 五、应用题(共 30 分) 17 31. 表 操作码的 Huffman 码及扩展操作码的编码 指令 频度（Pi） 操作码使用 Huffman 编码 OP 长度（Li） 利用 Huffman 概念的扩展操 作码 OP 长度（Li） I1 035 0 1 0 0 2 I2 025 1 0 2 0 1 2 I3 0.20 1 1 0 3 1 0 2 I4 0.10 1 1 1 0 0 5 1 1 0 0 4 I5 0.04 1 1 1 0 1 5 1 1 0 1 4 I6 0.03 1 1 1 1 0 5 1 1 1 0 4 I7 0.03 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 4 32.多级混洗交换网络由 n 级相同的网络组成， 每一级都包含一个全混拓扑 和随后一列 2 n-1 个四功能交换单元，采用单元控制方式。多级混洗交换网 络与间接二进制 n 方体网络只有两点差别：前者数据流向的级号顺序 n-1,n-2,，1，0，用四功能交换单元，后者数据流向相反，其级号顺序 0，1,n-1,用二功能交换单元。 33实际吞吐率为= 7 15 7 1525 187% t . . 因顺序方式所需时间为 4 33424ttt， 因此加速比 SP=24tt/15=1.6 18 1.(30 分)解释下列术语 (1)冯诺依曼结构： 冯诺依曼等人于年提出了一个完整的现代计 算机雏型，它由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，这种结构 称为冯诺依曼结构。 (2)数据表示：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令 系统直接调用的那些数据类型。数据表示是数据类型中最常用，也是相对 比较简单，用硬件实现相对比较容易的几种。如定点数（整数）、逻辑数 （布尔数）、浮点数（实数）、十进制数、字符、字符串、堆栈和向量等。 (3)CISC：复杂指令系统计算机 (4)存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬 件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统，这就是存 储系统。 (5) 时空图：描述流水线的工作，最常用的方法是采用“时空图”。在时空 图中，横坐标表示时间，也就是输入到流水线中的各个任务在流水线中所 经过的时间。当流水线中的各个功能部件的执行时间都相等时，横坐标被 分割成相等长度的时间段。纵坐标表示空间，即流水线的各个子过程。在 时空图中，流水线的一个子过程通常称为“功能段”。 (6)多功能流水线：多功能流水线（Multifunction Pipelining）是指流水 线的各段可以进行不同的连接。在不同时间内，或在同一时间内，通过不 同的连接方式实现不同的功能。 (7)加速比：完成一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用 的时间之比称为流水线的加速比（Speedup ratio）。 (8)链接技术：链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个功 能流水线的操作数寄存器时所发生的连接过程。换句话说，中间结果不必 送回存储器，而且甚至在向量操作完成以前就使用。链接允许当第一个结 果一变成可用的操作数时就马上发出相继的操作。 (9)存储转发寻径：存储转发寻径(store and forward) 在存储转发网络 中包是信息流的基本单位。每个结点有一个包缓冲区。包从源结点经过一 系列中间结点到达目的结点。 (10)虫蚀寻径(wormhole) ： 新型的多计算机系统很多采用的是虫蚀寻径 方式， 把包进一步分成更小的片。 与结点相连的硬件寻径器中有片缓冲区。 消息从源结点传送到