武汉大学计算机学院计算机系统结构级A卷B卷及答案

武汉大学计算机学院计算机系统结构级A卷B卷及答案《计算机系统结构》2004级期末考试试卷(A)，共20分)对汇编语言程序员透明的是(ABCD件码寄存器2.RISC不采用的实现技术是()。ABCD化延迟转移3.对于浮点数，在字长和表数精度一定的条件下，尾数基值越大，表数效率()。4.字节多路通道的“数据宽度”是()。5.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.广义指令C.无链通道指令D.中断指令6.在先行控制技术的实现中，对主存储器操作优先级最高的部件是 ()。A.先行读数栈B.后行写数栈C.先行指令栈D.先行操作栈7.在处理数据相关时，采用相关专用通道(旁路)技术，主要是解决 ()相关。D.任何8.在页式虚拟存储器中，页面失效和页面争用有可能同时发生的条件是主存中的页面数()。(注：下式中的p为主存地址中的实页字段)9.在Cache-主存系统中，块冲突概率最高的地址映像方式是()。10.能够实现矩阵转置变换的单级互连网络是()。)其CPU速率为()MIPS()。450、600和500(KB/S)的四台设备。则I/O系统的实际流量为()KB/S。(位)，信息冗余量约为()%。5．某单体四字(每个字长32位)的存储器的访问周期为40ns，在不考虑任何冲突的情况下，其理想频宽为()MB/S号处理器将与()号处理器相连用户共有()个虚页8．一标量指令流水线，有“取指”、“译码”、“执行”和“写回”四个功能段，每段延迟分别为、、、(ns),流水线的最大吞吐率为()MIPS9．在某页式虚拟存储器中，用散列变换方法实现对快表的访问。已知虚那么，散列变换电路的输出位数应为()位1拍，启动功能部件(包括存储器)需1拍。完成一个N=64的向量由存储器传送到某一向量寄存器所需要的总时间是()拍三、(10分)有一字节多路通道连接磁盘，磁带，打印机三个设备，磁求，且速率越快的设备优先级别越高)(1)试问该通道能否正常工作(2)画出通道工作时的示意图。1，3，2，2，5，1，3。(1)为获得最高的命中率，至少应该分配给该程序几个实页其可能的最高命中率为多少(2)假设在程序执行过程中每访问一个虚页，平均要对该虚页所在主存实页内的存储单元访问1024次，求访问主存存储单元的命中率。五、(10分)在一个5功能段的流水线处理机上需经9△t才能完成一个任务，各段执行时间均为△t，任务处理过程对各段使用时间的预约表如TTTTTTTTTT(1)画出流水线的状态有向图，并由状态图得出流水线的最优调度策略和(2)按最优调度策略输入6个任务，求流水线的实际吞吐率、加速比和效(1)网络共有多少级每级有多少个交换开关(2)若将3号处理器连到第31号处理器，求级控信号。并说明各级开(3)在(2)所求的级控信号下，31号处理器连到几号处理器4．有指令：七、(10分)分别计算下列两种情况下，在8个处理单元的双向环互连的并行处理机中，计算点积S=所需要的时间：(1)n=8；(2)n=16；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2△t，完成一次乘法需要时间4△t。八、(10分)某系统有3个部件可以改进其性能，且它们改进后的加速%，那么部件3改进前的比例为多少时，才能使系统的加速比达到10(2)如果3个部件改进前的执行时间占系统总执行时间的比例分别为30%、30%和20%，那么改进后系统获得的加速比是多少《计算机系统结构》2004级期末考试试卷(B))D2、RISC计算机实现的关键技术有技术、采用流水和技术、在逻辑上采用硬件实现为主和固件实现为辅的技术、采用优化编译技术。位，则块表的行数为行，每行有位(二进制)。DECR6;(R6)-1→R6MUL?R6，R7;请指出以上两条指令间存在着相关和相关。5．多级互连网络的三个关键技术是指、和控制方式。1．自定义数据表示包括描述符和()。A、标志符数据表示B、十进制数据表示C、堆栈数据表示D、向量数据表示2．通过对浮点数尾数基值的分析，IEEE754浮点数中尾数基值采用的是()。A、二进制B、八进制C、十进制D、十六进制比是()。A、B、C、D、。4．非堆栈型的页面替换算法是()。A、FIFO?B、LFU?C、LRU?D、OPT5．一选择通道处理机上连接有速率分别为500、350、400和450(MB/S)的四台设备，则选择通道的实际吞吐率为()(MB/S)。A、500?B、350?C、1700?D、8506．在页式虚拟存储器中，对于同一页地址流，当主存容量一定时，采用LRU替换算法，随着页面数的增加，主存命中率()。A、提高B、降低C、不变D、至少不会下降7．在集中式总线控制方式中，分配速度最快、灵活性最好的控制方式是()。A、串行链接B、计数查寻C、定时查寻D、独立请求 ()流出一结果。9．在超标量超流水线中，每个时钟周期()发送多条指令。CD10．当N=8时，蝶式函数的表达式为()。A)B)C)D)(10分)的Huffman编码和只有两种码长的扩展操作码编码，求其平均码长和信息冗余量。(已知H=)(10分)II1I2I3I4I5I6I7I8指令使用频使用频度主存的每个分体的存储周期为2us,每个分体的字长为4B，采用m个分体低位交叉编址。由于各种原因，主存的实际频宽只能达到理想频宽的倍，现要求主存实际频宽为4MB/S,问主存分体数应该取多少(104．某处理机的指令字长为16位，有双地址、单地址和零地址指令三令的条数基本相同，那么单地址和零地址指令各有多少条并为这三类指令分配操作码。(10分)spanstyle=";z-index:1;left:0px;margin-left:;margin-top:;width:;height:;"5．有一浮点乘法流水线如下图所示。画出在该流水线上实行A×B×C×D运算的时空图，并求其实际吞吐率和效率。(10分)6．已知有一非线性流水线的原始冲突向量为()，试画出状态转移图，并求出平均延迟最小的最佳调度方案。(10分)功能部件(包括存储器)需1拍。问下列各指令组中的哪些指令可以链接哪些可以并行执行说明原因并分别计算各指令组全部完成所需的拍数。(10分)(1)V0←存储器，V1←V2+V3，V4←V5×V6；(2)V3←存储器，V2←V0×V1，V4←V2+V3；?《计算机系统结构》期末考试(A)卷参考答案A、B、B、A、B、B、A、B、B、B3．12005．400三、(10分)(每小题5分)解：(1)通道的极限流量通道的极限流量(2分)通道的实际流量通道的实际流量(2分)因为，所以该通道能正常工作。(1分)(注：极限流量和实际流量都是近似值，如果相差不大则给全分)(2)通道的工作示意图如下所示spanstyle=";z-index:1;left:0px;margin-left:;margin-top:;width:;height:;"(此图是“示意图”，主要检查①每个设备的申请间隔；②每个申请的它可酌情给分)解(1)(7分)(LRU法的堆栈处理过程略)至少应分配4个实页(4分)(注：如果过程不是堆栈处理则-2分，但不影响后面得分)(2)单元的命中率H=(7×1024+5×1023)/12×1024=%(3分)0分)(7分+3分)解(1)(7分)(2分)，初始冲突向量：C0=()(2分)状态图如下：(2分)(说明：有状态图，但不正确给1分；无状态图，此步不给分)由此可得最佳的调度策略是(2，5)，TPmax=1/△t(1分)TP=6/(9+2+5+2+5+2)△t?=6/25△t加速比S=(6×9)△t/25△t=流水线的效率=?(6×9)△t/六、(10分)(4+3+3分)解(1)网络级数=log264=6，每级的开关数=64/2=32个。(4分)(2)PE3的二进制地址：000011级控信号为K5K4K3K2K1K0=011100；(结果正确给3分)(或直接说明：“K2、K3和K4级开关为交叉，其它为直连”，也给3(4)31号处理器连到3号处理器。(3分)七、(10分)(每小题5分)为了完成累加，需要分步进行，每一步都需要先进行并行传送，然后进行并行加运算;过程如下：PE1←PE2;PE3?←PE4;PE5→PE6;PE7→PE8;PEPEPEPE法,PE1←PE3;PE6→PE8;共14△t(结果正确、过程相同或相似(有的同学是画时-空图方式求解)给5分；结果相近且有过程给3分；其它情况可酌情给分)(2)n=16时每个处理器需要分成2组，如下所示：PE0PE1PE2PE3PE4PE5PE6PE7A0A1A2A3A4A5A6A7B0B1B2B3B4B5B6B7A8A9A10A11A12A13A14A15B8B9B10B11B12B13B14B15这样每个PE要先做2次乘法，一次加法，然后再累加，所以比(1)的共20△t(结果正确、过程相同或相似(有的同学是画时-空图方式求解)给5分；结果相近且有过程给3分；其它情况可酌情给分)八、(10分)(每小题5分)解(1)(结果正确给5分；表达式正确，但计算有错给4分；其它情况可酌情(2)(结果正确给5分；表达式正确，但计算有错给4分；其它情况可酌情《计算机系统结构》试卷(B卷)参考答案)1．单指令流多数据流，多指令流多数据流2、重叠寄存器窗口、优化延迟转移3．16行，每行有E+B+b+1=6+2+2+1=11位(二进制)。4．R6先写后读(RAW)相关和写与写(WAW)相关。5．交换开关、拓朴结构和控制方式。A、A、A、A、A、D、D、D、D、DBFCH11000000000000000000BE=127,M=,7．(10分)N=-2127-127×=C0A00000H=1100000010100000000000000000BE=129,M=,N=-2129-127×=-52．(10分)解：哈夫曼树如右图所示。LH=(位)R=%R=%3．(10分)解：m≧5，取M=8。spanstyle=";z-index:1;left:0px;margin-left:;margin-top:;width:;height:;"4．(10分)解：5．(1