系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課上練習1

1、1、從使用語言的角度，計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)分為六級，其中最高層為（ 應(yīng)用語言機器級 ),最低層（ 微程序機器級 ）。2、匯編語言程序經(jīng)（ A ）的（ ）轉(zhuǎn)換成機器語言程序。A.匯編程序，翻譯 B.編譯程序，解釋C微指令程序，解釋 D.應(yīng)用程序包，翻譯3、軟件和硬件在（B ）上是等效的A.概念 B、邏輯 C、算法 D、指令 4、透明性是指客觀存在的事物或?qū)傩裕?D ）看不到。A。從軟件角度 B。從硬件角度C。從任何角度 D。從某種角度5、.用機器語言程序解釋實現(xiàn)軟件移植的方法稱為（ C ）A、仿真 B。 翻譯 C.模擬 D 解釋從機器（匯編）語言程序員看，以下哪些是透明的？（書本課后題）指令地址

2、寄存器；指令緩沖器；時標發(fā)生器；條件碼寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盤外設(shè)；先行進位鏈；移位器；通用寄存器；中斷字寄存器。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%，則采用Cache后，能使整個存儲系統(tǒng)獲得多高的加速比？解：r=5，f=0.91、標志符數(shù)據(jù)表示將（ A ） 直接聯(lián)系在一起。 A、數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)本身 B、數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) C、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與計算機組成 D、高級語言語句與計算機組成2、數(shù)據(jù)表示指的是能由（A ）直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型 A硬件 B軟件 C 機器語言 D 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3、浮點數(shù)中的階碼位數(shù)主要影響（A ）A.可表示數(shù)的范圍

3、B. 可表示數(shù)的精度C.計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) D. 計算機組成4、浮點數(shù)中的尾數(shù)的位數(shù)主要影響（D ）A.可表示數(shù)的數(shù)軸上分布的離散程度B.可表示數(shù)的范圍和精度C.可表示數(shù)的范圍D可表示數(shù)的精度5、在非負階，正尾數(shù)，規(guī)格化的條件下，若機器數(shù)中階碼采用二進制p位，尾數(shù)采用rm進位制，則表示的最小值是（ A ）A.1*rm-1 B.1-1*rm-m C.rm-1 D.rm(2p-1)*(1-rm-m )某臺處理機的各條指令使用頻度如下所示：(課本63頁)指令使用頻度指令使用頻度指令使用頻度ADD30%JOM6%CIL3%SUB24%STO7%CLA20%JMP7%SHR2%STP1% 1)請分別設(shè)計這9

4、條指令操作碼的哈夫曼編碼.2)設(shè)計兩種碼長的擴展操作碼設(shè)主存由8個存儲體按低位交叉編址方式組成，主存容量1MB，Cache容量4KB，要求一個主存周期從主存取得一個塊。采用全相聯(lián)地址映像，用相聯(lián)目錄表實現(xiàn)地址變換，求出相聯(lián)目錄表的行數(shù)，比較位數(shù)，寬度和總位數(shù)。1、對于總線的集中式獨立請求方式，若在總線上連接N個部件，則總線控制器的控制線總數(shù)為（B ）A 3， B3*N C 2 *N +1 D log2N+22、對于總線的集中式串行鏈接方式，若在總線上連接N個部件，則總線控制器的控制線總數(shù)為（ A )A 3， B3*N C 2 *N +1 D log2N+23.通常并行主存系統(tǒng)包括（A）A，單體

5、多字，多體單字，多體多字B 多體單字，多體多字，單體單字C Cache 、主存、輔存D 主存 、輔存。磁帶 例1：各級中斷屏蔽位設(shè)置如下： 中斷級 屏蔽位 1開發(fā) 0屏蔽1 0 0 0 02 1 0 1 13 1 0 0 04 1 0 1 01）當中斷響應(yīng)次序1-2-3-4時，處理次序為？2）所有中斷響應(yīng)需要3個單位時間，當機器運行用戶程序時同時發(fā)生2，3級中斷請求，過2個單位時間又同時發(fā)生第1，4級中斷請求1）字節(jié)多路通道，數(shù)組多路通道，選擇通道一般用什么數(shù)據(jù)寬度進行通信？2）如果通道選擇設(shè)備需9.8us,傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)需0.2us,某低速設(shè)備每隔500us發(fā)一個字節(jié)請求，問至多可接幾臺這

6、樣的設(shè)備？3）如下6臺高速設(shè)備，一次傳送字節(jié)數(shù)不少于1024，問那些設(shè)備可以掛在此通道上？設(shè)備名 A B C D E F申請間隔時間 0.2 0.25 0.5 0.19 0.4 0.2137 通道型IO系統(tǒng)由一個字節(jié)多路通道A(其中包括兩個子通道A1和A2)、兩個數(shù)組多路通道B1和B2及一個選擇通道c構(gòu)成各通道所接設(shè)備和設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率如圖所示。 (1)分別求出各通道應(yīng)具有多大設(shè)計流量才不丟失信息； (2)設(shè)IO系統(tǒng)流量占主存流量的12時才算流量平衡，則主存流量應(yīng)達到多少?1、存儲器的總?cè)萘縎是指（B ）。 A、存儲單元數(shù) B、存儲器的地址線數(shù) C、CPU訪存空間大小 D、存放二進制總位數(shù)2

7、、并行主存系統(tǒng)（ ）。 A、 必須有多個存儲體 B、只需一個存儲體 C、可以是一個存儲體 D、不允許多個存儲體3、采用組相聯(lián)映象的cache存儲器，為了提高等效訪問速度應(yīng)（ C ）。 A. 增加主存容量（cache大小不變） B. 減少組的大?。▔K的大小不變） C. 增加cache的塊數(shù)（塊的大小不變） D. 減少塊的大小（組的大小不變）4、最容易實現(xiàn)的替換算法（ A）。 A、FIFO B、LRU C、OPT D、堆棧法5、與虛擬存貯器的等效訪問速度無關(guān)的是( D )。A、頁地址流 B、頁面調(diào)度策略 C、主存的容量 D、輔存的容量6、為擴充訪存空間且具有高的性能價格比，采用（D ）。 A、兩級

8、存儲器 B、增加主存容量 C、多體存儲器 D、虛擬存儲器7、為提高訪存速度而又提高性能價格比，采用（ A ）。A、引入cache存儲器 B、直接提高主存速度C、引入虛擬存儲器 D、主存采用多體結(jié)構(gòu) 例： 某虛擬存儲器共8個頁面，每頁為1024個字，實際主存為4096個字，采用頁表進行地址映像。映像表的內(nèi)容如下1）列出會發(fā)生頁面失效的全部虛頁號2)按以下虛地址計算主存實地址：0,3728,1023,1024,2055,7800,4096,6800實頁號裝入位31112030211001003、在一個頁式虛擬存儲器中，采用FIFO算法進行頁面替換，發(fā)現(xiàn)命中率H太低。以下建議對命中率有什么影響？1）

9、增大輔存容量2）增大主存容量3）增大主、輔存的頁面大小4）FIFO改為LRU5)FIFO改為LRU,同時增大主存容量（頁數(shù)）6）FIFO改為LRU,同時增大主存頁面大小4、有一個Cache主存存儲層次，主存共8塊，Cache共4塊，采用組相聯(lián)映像，每組2塊，LRU替換算法。1) 畫出主存、Cache地址的各字段對應(yīng)關(guān)系。2）畫出主存、Cache塊的映像對應(yīng)關(guān)系圖；3）對地址流124137012546472使用情況；4）指出塊失效同時塊爭用的時刻5）求出命中率。一、選擇題1 重疊控制方式（ D ）。 A、將兩條指令同時處理 B、對指令要劃分過程段且時間要完全匹配 C、對指令不用劃分過程段 D、有

10、兩條或兩條以上指令在不同過程段上重疊執(zhí)行2 動態(tài)流水線是（ A ）。A、 在不同時刻可組成數(shù)條流水線 B、標量流水線 C、 不同時刻只能組成一條不同的流水線 D、向量流水線3 能順利流水的關(guān)鍵是（ C ）。A、 一條指令分為幾個過程段 B、要有相關(guān)發(fā)生 C、各過程段時間要匹配 D、只處理一個結(jié)果4 數(shù)相關(guān)是指相鄰指令之間需要（ D ）。 A、同一個功能部件 B、同一個源寄存器 C、同一個目寄存器 D、等待結(jié)果5 能進行向量鏈接的必要條件是各向量指令之間（ A ）。 A、有相關(guān) B、無相關(guān) C、有功能部件沖突 D、有寄存器沖突 8下圖所示的時空圖對應(yīng)的處理機為：A A. 標量處理機B. 超標量處

11、理機C. 超流水處理機D. 超標量超流水處理機 三計算題()1、一條流水線連接圖如下所示，畫出200條指令連續(xù)通過該流水線的時空圖，并計算該流水線的加速比。（其中）(8分) 1有一個乘-加雙功能靜態(tài)流水線，“乘”由1-2-3-4完成，“加”由1-5-4完成，各段延時均為t,輸出可直接返回輸入或存入緩沖器緩沖，現(xiàn)要求計算長度均為8的A,B兩個向量逐對元素求和的連乘積 8S=(Ai+Bi) i=11)畫出流水線完成此運算的時空圖2）完成全部運算所需多少t，此期間流水線的效率是多少？ 2在下列不同類型的處理機上做向量運算：D=(A+B)*C，向量長度均為4，每個周期的時間為10ns。分別計算所需的最

12、短時間，寫出簡要計算過程。(15分)1).SISD單處理機，有一個通用運算部件，每3個周期做完一次加法，或每4個周期做完一次乘法。(5分)2).流水線處理機，有一條兩功能靜態(tài)流水線，加法經(jīng)過其中的3段，乘法經(jīng)過其中的4段，每段的延遲時間均為一個周期。(5分)3).向量處理機，有獨立的加法器和乘法器，加法器采用3段流水線，乘法器采用4段流水線，每段的延遲時間均為一個周期，采用向量鏈接方式工作。(5分)設(shè)向量長度均為64，在CRAY-1機上所用浮點功能部件的執(zhí)行時間分別為：相加6拍，相乘7拍，求倒數(shù)近似值14拍，在存儲器讀數(shù)6拍，打入寄存器及啟動功能部件各1拍，問下列各指令組內(nèi)的那些指令可以鏈接？

13、那些指令不可鏈接，不能鏈接的原因是什么？分別計算出各指令組全部完成所需的拍數(shù)。1）V0存儲器 2)V2 V0*V1 V1 V2+V3 V3 存儲器 V4 V5*V6 V4 V0+V33)V0 存儲器 4)V0 存儲器 V2 V0*V1 V1 1/V0 V3 V2+V0 V3 V1*V2 V5 V3+V4 V5 V3+V4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)三者的相互關(guān)系計算機體統(tǒng)結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)機器級的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。1.具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機可以采用不同的組成，一種計算機組成可以采用多種不同的計算機實現(xiàn)； 2.采用不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會使可以采用的組成技術(shù)產(chǎn)生差異，

14、計算機組成也會影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；3.一種計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以采用不同的組成4.計算機組成的設(shè)計，其上決定于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其下又受限于所用的實現(xiàn)技術(shù)，它的發(fā)展促進了實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，也促進了結(jié)構(gòu)的發(fā)展；5.計算機實現(xiàn)，特別是器件技術(shù)的發(fā)展是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成的基礎(chǔ)，促進了組成與結(jié)構(gòu)的發(fā)展；6.隨著技術(shù)的發(fā)展，三者關(guān)系融合于一體，難以分開，在相互促進中發(fā)展。軟件移植技術(shù)：統(tǒng)一高級語言，采用系列機，模擬和仿真。模擬是機器語言程序解釋實現(xiàn)軟件移植的方法仿真是微程序直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)的方法?？梢酝瑫r進行運算或操作的特性為并行性執(zhí)行程序角度：指令內(nèi)部，指令之間，任務(wù)或進程之間，作業(yè)或程序之間處理數(shù)據(jù)

15、：位串字串，位并字串，位片串字并，全并行步鄹階段：存儲器操作并行（相聯(lián)處理機），處理器操作步驟并行（流水線處理機），處理器操作并行（陣列處理機），指令任務(wù)作業(yè)并行（多處理機）途徑：時間重疊，資源重復(fù)，資源共享計算機系統(tǒng)弗林分類：單指令流單數(shù)據(jù)流SISD（流水方式的單處理計算機），單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD（陣列處理機和相聯(lián)處理機），多指令流單數(shù)據(jù)流MISD（宏流水和脈動陣列流水機）， 多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD（多處理機）復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機CICS是增強原有指令的功能以及設(shè)置更為復(fù)雜的新指令，取代原先由軟件子程序完成的功能。精簡指令系統(tǒng)計算機RISC減少指令種數(shù)和簡化指令功能來降低硬件設(shè)計的復(fù)雜程

16、度，提高指令執(zhí)行速度并行主存系統(tǒng)：單體多字和多體單字，多體多字中斷系統(tǒng)需按事先確定的中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?qū)?yōu)先級高的中斷予以響應(yīng)中斷分類：機器校驗中斷，訪管中斷，程序性中斷，外部中斷，IO中斷，重新啟動中斷中斷分級：機器校驗第一級，程序性和管理程序調(diào)用為第二級，外部第三級，輸入輸出第四級，重新啟動最低級只有比它高一級的中斷請求才能中斷其處理，等響應(yīng)和處理完后再繼續(xù)處理原先的那個中斷請求總線控制方式：串行鏈接需要3根線，優(yōu)先級線連固定，不能被程序改變，不靈活。，定時查詢需要2+logN根，優(yōu)先級可用程序改變，靈活，獨立請求方式需要2N+1，優(yōu)先級可用程序改變，靈活存儲體系是在構(gòu)成存儲系統(tǒng)的幾種不同的存儲之間，配上輔助，硬件或輔助硬件，使之從應(yīng)用程序員來看，在邏輯上是一個整體。通道類型：字節(jié)多路通道，數(shù)組多路通道，選擇通道 影響命中率的因素有下列幾方面：(一) 頁面大小 (二) 主存容量 (三) 頁面調(diào)度方式 (四) 程序在執(zhí)行過程中的頁地址流分布情況(程序本身決定)(五)所采用的頁面替換算法 (LFU)并行處理機(陣列處理機):通過重復(fù)設(shè)置大量相同的處理單元PE,將它們按一定方式互連成陣列,在單一控制部件CU控制下,對各自所分配的不同數(shù)據(jù)并行執(zhí)