廣東工業(yè)大學系統(tǒng)結構試卷(含答案)

《計算機系統(tǒng)結構》試題〔A〕〔2005年1月〕班別_____________姓名_____________學號______________總分_____________一、〔20分〕選擇題：1、在計算機系統(tǒng)結構來看，機器語言程序員看到的機器屬性是〔C〕。A)計算機軟件所要完成的功能B)計算機硬件的全部組成C)編程要用到的硬件知識D)計算機各部件的硬件實現(xiàn)2、對匯編語言程序員透明的是〔A〕。A)I/O方式中的DMA訪問方式 B)浮點運算C)程序性中斷 D)存取操作數(shù)3、用循環(huán)表示PM2-1的互連函數(shù)，應該是〔A 〕。A)〔6420〕〔7531〕 B)〔0246〕〔1357〕C)〔01234567〕 D)〔76543210〕4、在提高CPU性能的問題上，從系統(tǒng)結構角度，可以〔C〕。P10A)提高時鐘頻率 B)減少程序指令條數(shù)C)減少每條指令的時鐘周期數(shù) D)減少程序指令條數(shù)和減少每條指令的時鐘周期數(shù)5、能實現(xiàn)指令、程序、任務級并行的計算機系統(tǒng)屬于〔 D〕。A)SISDB)SIMD C)MISD D)MIMD6、計算機系統(tǒng)結構不包括〔A〕。P4A)主存速度 B)機器工作狀態(tài) C)信息保護 D)數(shù)據(jù)表示7、"一次重疊"中消除"指令相關"最好的方法是(A)。A)不準修改指令 B)設相關專用通路 C)推后分析下條指令 D)推后執(zhí)行下條指令8、重疊存放器技術主要用于解決在RISC系統(tǒng)中因〔B〕而導致的問題。P121A)JMP指令影響流水線 B)CALL指令的現(xiàn)場保護C)只有LOAD和STORE指令帶來的訪問存儲器不便 D)存儲器訪問速度10、推出系列機的新機器，不能更改的是〔A〕。A)原有指令的尋址方式和操作碼 B)系統(tǒng)的總線的組成C)數(shù)據(jù)通路寬度 D)存儲芯片的集成度11、在流水機器中，全局性相關是指〔 D〕。A)先寫后讀相關 B)先讀后寫相關 C)指令相關 D)由轉移指令引起的相關12、以下說法不正確的選項是〔 D〕。A)線性流水線是單功能流水線 B)動態(tài)流水線是多功能流水線C)靜態(tài)流水線是多功能流水線 D)動態(tài)流水線只能是單功能流水線13、結構不對稱的靜態(tài)互聯(lián)網(wǎng)絡是是〔A〕。A)線性陣列 B)環(huán)網(wǎng) C)立方體網(wǎng)絡 D)全連接網(wǎng)絡14、在系統(tǒng)結構設計中，提高軟件功能實現(xiàn)的比例會〔 C〕。A)提高解題速度B)減少需要的存儲容量C)提高系統(tǒng)的靈活性D)提高系統(tǒng)的性能價格比15、多處理機主要實現(xiàn)的是〔B〕。P500A)指令級并行 B)任務級并行 C)操作級并行 D)操作步驟的并行16、蟲蝕尋徑以流水方式在各尋徑器是順序傳送的是〔C 〕。A)消息 B)包C)片 D)字節(jié)17、BSP計算機的并行處理機有16個處理單元，并行存儲器的存儲體個數(shù)為〔D 〕。P463A)16 B)1 C)32 D)1720、ILLIACⅣ是一種〔C 〕。A)流水線處理機B)指令重疊處理機 C)陣列處理機 D)多處理機二、〔10分〕判斷題：1、對計算機系統(tǒng)中經(jīng)常使用的根本單元功能，宜于用軟件來實現(xiàn)，這樣可降低系統(tǒng)的本錢。(F )2、由于RISC簡化了指令系統(tǒng)，因此，RISC上的目標程序比CISC上的目標程序要短一些，程序執(zhí)行的時間就會少一些?！睩 〕3、流水線調度是看如何調度各任務進入流水線的時間，使單功能線性流水線有高的吞吐率和效率?！睺〕4、無論采用什么方法，只要消除流水線的瓶頸段，就能提高流水線的吞吐率和效率。(F)5、在滿足Cache與主存的一致性方面，寫回比寫直達法好?！?F〕6、在多處理機上，各個任務的執(zhí)行時間不同時，在個處理機總的運行時間均衡的前提下，取不均勻分配，讓各處理機所分配的任務數(shù)要么盡量的多，要么盡量的少，這樣，才可使總的運行時間減少?！睩〕7、Cache組相聯(lián)映象的塊沖突概率比直接映象的高?！?F 〕8、要使線性流水線的實際吞吐率接近于理想的最大吞吐率，應將子過程數(shù)分得越多越好?！睩〕9、在系列機內可以將單總線改為雙總線，以減少公共總線的使用沖突。( F)10、0-15共16個處理單元用Cube2單級互連網(wǎng)絡互連，第10號處理單元將連到第8號處理單元。〔F〕三、〔10分〕如果某計算機系統(tǒng)有3個部件可以改良，那么這三個部件經(jīng)改良后的加速比分別為：S1=30，S2=20，S3=10?！?〕如果部件1和部件2改良前的執(zhí)行時間占整個系統(tǒng)執(zhí)行時間的比例都為30%，那么，部件3改良前的執(zhí)行時間占整個系統(tǒng)執(zhí)行時間的比例為多少，才能使3個部件都改良后的整個系統(tǒng)的加速比Sn到達10？〔2〕如果3個部件改良前執(zhí)行時間占整個系統(tǒng)執(zhí)行時間的比例分別為30%、30%和20%，那么，3個部件都改良后系統(tǒng)的加速比是多少？未改良部件執(zhí)行時間在改良后的系統(tǒng)執(zhí)行時間中占的比例是多少？四、〔10分〕一臺模型機共有7條指令，各指令的使用頻率分別為35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8個通用數(shù)據(jù)存放器，2個變址存放器。〔1〕要求操作碼的平均長度最短，請設計操作碼的編碼，并計算所設計操作碼的平均長度?！?〕設計8字長的存放器-存放器型指令3條，16位字長的存放器-存儲器型變址尋址方式指令4條，變址范圍不小于±127。請設計指令格式，并給出各字段的長度和操作碼的編碼。0.350.350.250.200.100.050.030.020.050.100.200.400.601.00這樣，采用Huffman編碼法得到的操作碼的平均長度為：H=2×(0.35+0.25+0.20)+3×0.10+4×0.05+5×(0.03+0.02)=1.6+0.3+0.2+0.25=2.35五、〔10分〕在頁式虛擬存儲器中，一個程序由P1～P6共6個頁面組成，系統(tǒng)分配給這個程序的主存只有4個頁面。在程序開始執(zhí)行之前，P1至P4已經(jīng)裝入主存。程序執(zhí)行過程中依次訪問到的頁面如下：P1，P2，P3，P4，P5，P3，P6，P5，P2，P1，P5，P2，P4，P1。采用LRU頁面替換算法對這4頁主存進行調度。(1)畫出主存頁面替換和命中的情況表。(2)計算兩種頁面替換算法的頁命中率。(3)假設每個數(shù)據(jù)平均被訪問10次，采用LRU頁面替換算法，為了使頁面失效率小于10-5，計算頁面大小至少應該為多少？六、〔10分〕有一個4段流水線，如以下圖所示：其中，段S1和S3的執(zhí)行時間均為200ns,段S2和S4的執(zhí)行時間均為100ns。〔1〕分別使用公式和時空圖求連續(xù)流入4條指令的實際吞吐率和效率?！?〕假設瓶頸段S1可使用細分方法改造，瓶頸段S3可使用并聯(lián)方法改造，對改造后的流水線，分別使用公式和時空圖求連續(xù)流入4條指令的實際吞吐率和效率七、〔10分〕設向量長度均為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；從存儲器讀數(shù)6拍，打入存放器及啟動功能部件各1拍，問以下各指令組，組內的哪些指令可以鏈接？哪些指令不可鏈接？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要的拍數(shù)。(1)V0←存儲器(2)V2←V0*V1(3)V0←存儲器(4)V0←存儲器V1←V2+V3V3←存儲器V2←V0*V1V1←1/V0V4←V5*V6V4←V2+V3V3←V2+V0V3←V1*V2V5←V3+V4V5←V3+V4八、〔10分〕假定有128個處理器,采用PM2I多級網(wǎng)絡互連,假設網(wǎng)絡中的i=2的1級損壞,擬用Cubei多級網(wǎng)絡代替損壞的這一級,試說明最多需要幾級Cubei網(wǎng)絡?5九、〔10分〕A和B都是元素為浮點表示的64×64的二維數(shù)組，一次浮點加法的計算過程可由取數(shù)、求階差、對階、尾數(shù)加、規(guī)格化和存數(shù)共6個段組成，假設每個段的執(zhí)行時間均為Δt，請分別求出在以下結構不同的處理機上完成C=A+B所需的時間及相對于順序