期末考試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

期末作業(yè)考核《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》總分值100分一、簡答題〔每題10分，共50分〕1.在動態(tài)再定位方式下,主存物理地址是什么時(shí)候形成的,這樣做有什么好處？答：在執(zhí)行每條指令時(shí)才形成主存物理地址，這樣做的好處是靈活，允許將程序分配在內(nèi)存的任何地方，且允許程序在內(nèi)存中移動。2.簡述模擬和仿真的作用與區(qū)別。答：模擬的作用是使虛擬機(jī)的應(yīng)用軟件可以在宿主機(jī)上運(yùn)行，仿真的作用是用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)。仿真是用微程序解釋，其解釋程序存在于控制存儲器，模擬使用機(jī)器語言程序解釋，其解釋程序存在于主存中。3.數(shù)據(jù)流機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的最主要區(qū)別在哪里，該類機(jī)器的并行性如何表達(dá)？答：區(qū)別在于數(shù)據(jù)流機(jī)采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)那么采用控制驅(qū)動的控制方式，表達(dá)在只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計(jì)算并行性的開發(fā)。4.按照弗林〔Flynn〕分類，陣列處理機(jī)屬于哪一種，為什么？答：陣列處理機(jī)屬于多單指令流多數(shù)據(jù)流。陣列處理機(jī)是用簡單規(guī)整的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來確定處理單元的鏈接，采用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)處理單元高速靈活聯(lián)系在一起。盡可能多的pe可以無沖突的訪問主存模塊。5.指令格式優(yōu)化的主要目標(biāo)是什么?答：盡量可以用最短的位數(shù)來表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字長最短。二、方法題〔共10分〕設(shè)16個(gè)處理單元編號分別為0,1,2,…,15,采用單級互連網(wǎng)絡(luò)互連.當(dāng)互連函數(shù)分別為Cube2ShufflePM2-2時(shí),第8號處理單元分別與哪一個(gè)處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計(jì)算過程和結(jié)果.答：Cube2(8)=Cube2(1000)=1100=12號Shuffle(8)=Shuffle(1000)=0001=1號PM2-2(8)=(8-2*2)mod16=4號所以8號處理單元和12號，1號，4號處理單元相連。三、綜合題〔每題20分，共40分〕1.某一線性靜態(tài)多功能流水線有5個(gè)子部件,即每個(gè)部件延時(shí)均為△t，其中1、2、3、5組成加法器，1、4、5組成乘法器；流水線輸出可直接返回輸入或存于鎖存器中.現(xiàn)有向量A=(a0,a1,…,a4),B=(b0,b1,…,b4),欲求出其向量C=∑ai*bi,i=0,1,……4.(1)試畫出此流水線完成該計(jì)算的時(shí)–空圖,并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況;(2)求出流水線的實(shí)際吞吐率和效率。答：由于1，2，3，5組成加法器；1，4，5組成乘法器。吞吐率=9/(19△t)效率=(3*5△t+4*4△t)/(5*19△t)=31/952.有一個(gè)主存–輔存存儲層次.主存共有4個(gè)頁面,輔存共有8個(gè)頁面,每頁由1024個(gè)字構(gòu)成.采用全相聯(lián)映像方式,替換算法為近期最少使用法(LRU)。〔1〕畫出主存實(shí)地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)；〔2〕指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因；〔3〕對于如下虛頁地址流：1，2，