計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)資料

1、模擬試題一課程名稱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)適用班級(jí)：考試時(shí)間120 分鐘班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名題 號(hào)-一-二二三四五六成績滿 分20108103220100得 分、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題2分，共20分。在每小題的四個(gè)備選答案中選 出一個(gè)符合題意的，并將其前面的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1. 按Flynn分類法，處理機(jī)ILLIAC IV 屬于(SIMD SISDMISD MIMD2.設(shè)通道數(shù)據(jù)傳送期選擇一次設(shè)備的時(shí)間為Ts,傳送一個(gè)字節(jié)的時(shí)間為 Td,則傳送n個(gè)字節(jié)的選擇通道，其極限流量等于 (1/(T s+Td)1/(T s+nTd)n/(T s+Td) n/(T s+n Td)3. 對(duì)系統(tǒng)程序員不

2、透明的應(yīng)當(dāng)是(Cache存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通路的寬度指令緩沖寄存器虛擬存儲(chǔ)器4. 內(nèi)頁表是一個(gè)單值的地址映射表，映射地址是從寄存器到主存 從主存到寄存器從虛擬地址到物理地址 從物理地址到虛擬地址5. 建立存儲(chǔ)層次體系依據(jù)的原理是(性價(jià)比原理總體成本原理局部性原理全局性原理6. 在Cache塊替換算法中，下述哪種說法是錯(cuò)誤的 直接映象產(chǎn)生塊失效時(shí)，無需進(jìn)行選擇即可直接替換 全相聯(lián)映象產(chǎn)生塊失效時(shí)，可使用隨機(jī)算法 組相聯(lián)映象產(chǎn)生塊失效時(shí)，也可使用隨機(jī)算法 全相聯(lián)和組相聯(lián)解決塊失效時(shí)都不能采用隨機(jī)算法7. 流水機(jī)器對(duì)全局性相關(guān)的處理不包括（設(shè)置相關(guān)專用通路猜測(cè)法提前形成條件碼加快短循環(huán)程序的執(zhí)行8.通過設(shè)置

3、多條流水線,在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)發(fā)射多條指令并產(chǎn)生多個(gè)結(jié)果的流水線稱超標(biāo)量流水線超流水流水線多流水線超標(biāo)量超流水流水9.16個(gè)處理器用單級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)互連，將9號(hào)處理器連到13號(hào)處理器，可用（PM22Cube3PM22 Shuffle10.以下兩條向量指令只能串行執(zhí)行的是Vi-存儲(chǔ)器 V2V o+Vi V2V o+VV 3V i +V?V5-V 3*V4V 5V 3+V1V 5一V 2*V3二、填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分。把答案填在題中橫線上。）1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件的分界面；計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)；計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)組成的 。2. 開發(fā)并行

4、性是為了并行處理，并行性有二重含義，即同時(shí)性和 性。3. 某選擇通道連接 4臺(tái)外設(shè)，其數(shù)據(jù)傳送速率分別為500KB/S、400KB/S、350KB/S、250KB/S ,則此選擇通道的實(shí)際最大流量為 KB/S。4. Cache存儲(chǔ)器更新主存的策略有二種，即寫回法和 。5. 假設(shè)高速緩存 Cache工作速度為主存的5倍，且Cache被訪問命中的概率為 90%貝慄用Cache后，能使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)獲得的加速比為 。6. 解決通用寄存器相關(guān)的方法有兩種，即推后相關(guān)單元的讀和設(shè)置。7. 若多功能流水線各功能段同時(shí)可按不同運(yùn)算或功能聯(lián)接工作，則稱此流水線為流水線。8. 在有8個(gè)處理器的混洗交換網(wǎng)絡(luò)中，若要

5、使第0號(hào)處理器與第7號(hào)處理器相連，需要經(jīng)過2次混洗和次交換。9. 向量的處理方式有三種，即：橫向處理方式、縱向處理方式和處理方式。10. 多處理機(jī)有緊耦合和兩種基本構(gòu)型。三、名詞解釋（本大題共4小題，每小題2分，共8分）1. RISC2. 實(shí)頁沖突3. 流水線的效率4. 四功能交換開關(guān)四、判斷題（本大題共 10小題，每小題1分，共10分。下列命題你認(rèn)為正確的在題后括號(hào)內(nèi)打“V”，錯(cuò)誤的打“X” 。）1. 數(shù)據(jù)通路的寬度屬于計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容之一。（）2. 多體交叉存儲(chǔ)器對(duì)系統(tǒng)程序員是透明的。（）3. 在虛擬存儲(chǔ)器中，每道程序都有自己的內(nèi)頁表。（）4. 采用組相聯(lián)映象、LRU替換算法的“

6、Cache-主存”存儲(chǔ)層次，發(fā)現(xiàn)等效訪問速度不高，若增大主存的容量，則一定可以提高等效訪問速度。（）5. 采用Hufman編碼的操作碼平均碼長一定比擴(kuò)展操作碼的平均碼長短。（）6. 選擇通道一般用于連接低速外設(shè)。（）7. FIFO替換算法屬于堆棧型替換算法。（）8. 動(dòng)態(tài)流水線的實(shí)際吞吐率和設(shè)備利用率比靜態(tài)流水線的高。（）9. 多級(jí)混洗交換網(wǎng)絡(luò)又稱 Omegal網(wǎng)絡(luò)。（）10.STARAN交換網(wǎng)絡(luò)使用二功能交換單元，采用部分級(jí)控制。（）五、計(jì)算題（本大題共4小題，每小題8分，共32分）1. 用一臺(tái)40MHZ處理機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，它含的混合指令數(shù)和相應(yīng)所需的時(shí)鐘周期數(shù)如 下:指令類型指令數(shù)時(shí)鐘

7、周期數(shù)整數(shù)運(yùn)算450001數(shù)據(jù)傳送320002浮點(diǎn)150002控制傳送80002求有效CPI、MIPS速率和程序的執(zhí)行時(shí)間。2. 某機(jī)有 10 條指令，其使用頻度分別為 0.01 , 0.15 , 0.12 , 0.07 , 0.08 , 0.13 , 0.15 , 0.03 , 0.17， 0.09。（1）求用等長操作碼編碼的平均碼長；（2分）（2）構(gòu)造 Huffman 樹；（2 分）（3）按Huffman樹寫出每條指令操作碼的Huffman編碼，并計(jì)算其平均碼長；（4分）3. 在一個(gè)5段的流水線處理機(jī)上需經(jīng)9拍才能完成一個(gè)任務(wù)， 其預(yù)約表如下所示，分別寫出延遲禁止表、沖突向量，畫出流水線的

8、狀態(tài)圖，并求出最小平均延遲、流水線的調(diào)度方案。若按此調(diào)度方案輸入 6個(gè)任務(wù)，求實(shí)際吞吐率 TP。拍號(hào)n1234578g12y3yyy4yy5y4. 在CRAY-1向量處理機(jī)上，V為向量寄存器，設(shè)向量長度均為32,所用浮點(diǎn)功能執(zhí)行部件的執(zhí)行時(shí)間分別為：加法需6拍，乘法需7拍，從存儲(chǔ)器讀數(shù)需 6拍，求倒數(shù)近似值需 14拍，打入寄存器及啟動(dòng)功能部件（包括存儲(chǔ)器）各需1拍。問如下指令組中的哪些指令可以鏈接執(zhí)行？哪些可以并行執(zhí)行？計(jì)算指令組中全部指令執(zhí)行完所需的拍數(shù)。V。- 存儲(chǔ)器V2 - 1/V1V 4 - V1+匕 V5 - V 3*V4六、綜合應(yīng)用題 （本大題共 2小題，每小題 10 分，共 20

9、分）1. 假設(shè)在一個(gè)采用組相聯(lián)映象的 Cache存儲(chǔ)器中，Cache的容量為1KB,要求Cache的每一 塊在一個(gè)主存周期內(nèi)能從主存取得。 主存采用模 32 交叉，每個(gè)分體的寬度為 64位，主存的 總?cè)萘繛?MB采用按地址訪問存儲(chǔ)器構(gòu)成的相聯(lián)目錄表，實(shí)現(xiàn)主存地址到 Cache地址的變 換，并約定采用 2 個(gè)外相等比較電路。（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)主存地址格式和 Cache 地址格式，并標(biāo)出各段的位數(shù)；（2）若替換算法采用LRU算法，對(duì)于如下主存塊地址流： 1、4、1、4、7、1、9、4、27、7,如主存中內(nèi)容一開始未裝入 Cache中，請(qǐng)列出隨時(shí)間變化 Cache中各塊的使用狀況，求出此期間Cache的塊

10、命中率。2. 編號(hào)分別為0、1、2、7的8個(gè)處理器之間要求按下列配對(duì)通信：（5、 0）,（4、 1）,（7、 2）,（6、 3）。試選擇所用互連網(wǎng)絡(luò)類型、控制方式,并畫出該互連 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和各級(jí)交換開關(guān)狀態(tài)圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試卷參考答案一、單項(xiàng)選擇題 （本大題共 15小題,每小題 1 分,共 15 分）1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 二、填空題 （ 本大題共 15 小題,每小題 1 分,共 15 分）1.物理實(shí)現(xiàn)2. 并發(fā)性3.5004.寫直達(dá)法5.3.576.相關(guān)專用通路7.動(dòng)態(tài)8. 39.縱橫10.松耦合三、名詞解釋 （本大題共 4小題,每小題 2分,共

11、8分）1. RISC 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。實(shí)際吞吐率TP=6/（25拍）。（1 分）2. 實(shí)頁沖突-指兩個(gè)以上的虛頁想要進(jìn)入主存中同一個(gè)頁面位置的現(xiàn)象。3. 流水線的效率-是指流水線的設(shè)備利用率。4. 四功能交換開關(guān)-具有直連、交換、上播和下播四種功能的交換開關(guān)稱為四功能交換開 關(guān)。四、判斷題（本大題共10小題，每小題1分，共10分。）1. V 2. V 3. V 4. X5. V 6. X 7. X 8. V 9. V 10.五、計(jì)算題(本大題共4小題，每小題8分，共32分)1.(1)有效 CPI 為：1X 0.45+2 X 0.32+2 X 0.15+2 X 0.08=1.55CPI(2)

12、 MIPS 速率為：1/1.55 X 40=25.8MIPS(3) 程序的執(zhí)行時(shí)間為：100000 X 1.55/(40 X 106)=0.003875s=3875us2. （1）用等長操作碼編碼的平均碼長為4位；（2分）（2）構(gòu)造Huffman樹如下：（根據(jù)Huffman樹的構(gòu)造情況得1-2分，此小題總共2分）說明：Huffman樹的構(gòu)造不唯一。指令使用頻度Huffman 編碼I10.0111111I20.0311110I30.071110I40.08101I50.09100I60.12110I70.13011I80.15010I90.17001I100.17000（Huffman編碼占2分

13、）（說明：Haffman編碼根據(jù)Huffman樹的構(gòu)造不同，對(duì)應(yīng)的編碼也不相同）Huffman編碼的平均碼長為：107 pi lj =3 0.89 4 0.07 5 0.04 =3.15位（2分）i T3. 延遲禁止表F=1，3，4，8 ；（1分）沖突向量 C=10001101;（1 分）流水線的狀態(tài)圖如下:（共 3 分）最小平均延遲為3.5調(diào)度方案為（2，5） ；（ 1分）可以并行執(zhí)行可以鏈接執(zhí)行（2 分）（2 分）j啟動(dòng)訪存1 + 6誼存存叫1送求倒部件J:求9L1 1求倒十供求倒 + 1存十324. 向量指令：Vo-存儲(chǔ)器V21/V 1向量指令：V4-V 1+V2V5V 3*V4計(jì)算指令

14、組中全部向量指令所花的時(shí)間為:空送浮加部件 +引淳加】十1【存+ 1送淳乘部件】+和淳乘 + 1 存昭+32-1=95拍六、綜合應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）1.（1）主存地址格式;12位1位1位5位區(qū)號(hào)組號(hào)塊號(hào)塊內(nèi)地址Cache地址格式：1位 1位5位組號(hào)塊號(hào)塊內(nèi)地址（說明：主存地址格式中區(qū)號(hào)字段占1分，主存地址格式和 Cache地址格式中的組號(hào)、塊號(hào)、塊內(nèi)地址各占1分，共4分）（以下每一步為0.5分，共5分）7塊地址流141471942772. 由處理器號(hào)所要求的配對(duì)傳送關(guān)系轉(zhuǎn)成處理器二進(jìn)制編號(hào)的配對(duì)關(guān)系，分別為:（5、0）是（101，000）（4、1）是（100，001）（7、2）是（111，010）（6、3）是（110，011）P2P1R處理器配對(duì)交換數(shù)據(jù)。由以上可以看出，二進(jìn)