計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題及答案

1、2021-2021學(xué)年度第一學(xué)期2007級(jí)?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?期末測(cè)試試卷A閉卷姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：注：測(cè)試時(shí)間為120分鐘；所有解答必須寫在做題紙上.一、單項(xiàng)選擇題每題3分,共30分1 .在系列機(jī)中開展一種新型號(hào)機(jī)器,你認(rèn)為以下設(shè)想是不行的？AJ新增加字符數(shù)據(jù)類型和假設(shè)干條字符處理指令【B】將中斷分級(jí)由原來的4級(jí)增加到5級(jí)【Q在CPLO主存之間增設(shè)Cache存貯器D將浮點(diǎn)數(shù)的下溢處理法由原來的恒置“1法,改為查表舍入法2 .對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說,不透明的是.【A存儲(chǔ)器采用交叉存取還是并行存取8 CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路的寬度是8位還是16位【Q采用浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示還是標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示【D】指令采用硬聯(lián)邏輯

2、實(shí)現(xiàn)還是微程序?qū)崿F(xiàn)3 .一個(gè)平衡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),應(yīng)該是.A1MIPS的CPU®度【B】1MB的主存容量Cl1Mb/s的I/O吞吐率【D】A、B和C4、設(shè)計(jì)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采用的方法.A由上往下【B】由下往上【Q由中間開始【D】上下同時(shí)開始5.當(dāng)今微型機(jī)中實(shí)現(xiàn)軟件移植最好的方法是.AJ系列機(jī)【B】兼容機(jī)【Q仿真技術(shù)【D統(tǒng)一高級(jí)語言6、不能夠?qū)ο蛄繑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供直接支持的是數(shù)據(jù)表示.A向量【B】堆?！綫描述符【D】A和C7、采用整數(shù)邊界存儲(chǔ)技術(shù),其主要目的是.AJ節(jié)約主存空間【B】提升數(shù)據(jù)的訪問速度【Q一個(gè)主存周期可取多條指令【D】一個(gè)主存周期至少可取到一條指令8、在指令的操作碼編碼方

3、式中,優(yōu)化實(shí)用的編碼是.AHuffman編碼【B】等長(zhǎng)編碼【QHuffman擴(kuò)展編碼【D】BC加9、流水計(jì)算機(jī)中將指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分開,主要是為了.AJ提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度【B】增加主存容量【Q解決功能部件沖突【D】解決訪存沖突10、當(dāng)N=16時(shí),能描述4組4元交換的函數(shù)是.AC1+C2BC0+C1ClC0+C2DC2+C3二、10分在采用通用存放器指令集結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上得到了如下所示的數(shù)據(jù)：指令類型執(zhí)行頻率時(shí)鐘周期數(shù)ALU指令一43%1LOAD旨令21%2STORE旨令12%2分行令24%2假假設(shè)編譯器優(yōu)化后能去掉50%勺ALU指令,但不能去掉其它三類指令.求優(yōu)化后的MIPS與優(yōu)化

4、前的MIPS速率比.三、10分設(shè)某機(jī)器系統(tǒng)指令字長(zhǎng)12位,每個(gè)操作碼和地址均占3位,試提出一種分配方案,使該指令系統(tǒng)有4條三地址指令,8條二地址指令和180條單地址指令.四、10分設(shè)通道在數(shù)據(jù)傳送期中,選擇設(shè)備需4.9S,傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需0.lSo1其低速設(shè)備每隔250科S發(fā)出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求,問最多可接多少臺(tái)這種設(shè)備？2假設(shè)有AE共5種高速設(shè)備,要求字節(jié)傳送的間隔時(shí)間如下表所示,其時(shí)間單位為科So假設(shè)一次通信傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個(gè)字節(jié),問哪些設(shè)備可掛在此通道上？哪些那么不能？設(shè)備ABCDE時(shí)間間隔科S0.130.10.110.20.3五、10分有一非線線性流水線預(yù)約表如下.功能段

5、123456S1VVS2VVVS3VVS4V1求平均延遲最小的最正確調(diào)度方案；2畫出按最正確方案之一連續(xù)輸入3個(gè)任務(wù)的時(shí)空?qǐng)D.六、10分有一四段線性流水線,每功能段延時(shí)時(shí)間分別是：t1=4t3=4t4=4t0,At2=3t.假設(shè)在這個(gè)流水線上執(zhí)行40個(gè)任務(wù).求實(shí)際吞吐率、效率和加速比.七、10分N=8結(jié)點(diǎn)的三級(jí)立方體網(wǎng)絡(luò)如以下圖所示.當(dāng)K1=0時(shí),試說明輸入4號(hào)結(jié)點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)和哪些輸出結(jié)點(diǎn)相連？C0K0C1KC2&G01234567012輸3入端4567n八、10分在8個(gè)PE構(gòu)成的雙向環(huán)互連的并行處理機(jī)中,計(jì)算點(diǎn)積S=a,bin=8i1所需要的時(shí)間.設(shè)初始化時(shí)將A,B各分量已分配到各PE

6、中,且設(shè)相鄰處理單元之間傳送一次數(shù)據(jù)需要時(shí)間t,完成一次加法需要時(shí)間241,完成一次乘法需要時(shí)間4Ato全部試題完武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2021-2021學(xué)年度第二學(xué)期2007級(jí)?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?期末測(cè)試試卷A參考答案一、每題3分,共30分解:1-10:BCDCABDCDB二、10分解:MIPSnewMIPSoldRcCPInew106CPIold106RcCPIoldCPInew1.57“0.91.73解:000XXXXXXXXX011XXXXXXXXX100000XXXXXX100111XXXXXX101000000XXX101111111XXX110000000XXX111110011XXX

7、四、(10分解:1低速設(shè)備應(yīng)接字節(jié)多路通道三、10分64+116=180fmax.byteTsTd4.90.11n250所以,nw50臺(tái),即最多可接50臺(tái)2根據(jù)題意,此通道為選擇通道f11max.selecttstd方其中,n>1024,應(yīng)使select?i<max?select,所以,只有A、C、D、E可掛在此通道上,B由此可得出通道工作周期為:那么不行.T=0.1014(us)五、10分解:1狀態(tài)圖略.最正確調(diào)度方案為3和1,52輸入3個(gè)任務(wù)時(shí)空?qǐng)D略.六、10分解:TP406t(401)tj406t393t40123tSp406t4123t406t123t48.8%1.9517

8、5(MIPS)七、104P35解:不能與輸出僧、3815鰭點(diǎn)才磴.5ns八、10分解:需要8次乘法,7次加法;共14At計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)姓名：學(xué)號(hào)：、名詞解釋每題3分,共15分1.Cache2:1經(jīng)驗(yàn)規(guī)那么3 .同構(gòu)型多處理機(jī)5 .堆棧型機(jī)器6 .計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)4.通道處理機(jī)二、填空每空1分,共20分1 .設(shè)計(jì)I/O系統(tǒng)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是、和.2 .存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的根本依據(jù)是程序的.3 .相聯(lián)度越高,失效就越少；失效不受Cache容量的影響,但失效卻隨著容量的增加而減少.4 .在虛擬存儲(chǔ)器中,一般采用地址映象方法和更新策略.5 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中提升并行性的技術(shù)途徑有、和三種.在高性能單處理機(jī)的開

9、展中,起主導(dǎo)作用的是.6 .在處理機(jī)中,假設(shè)指令序列完成的順序總是與它們開始執(zhí)行的順序保持一致,那么只可能出現(xiàn)相關(guān),否那么就有可能出現(xiàn)、和相關(guān).7 .對(duì)向量的處理有方式、方式、三、簡(jiǎn)做題每題6分,共24分1 .任寫出三種Cache的優(yōu)化技術(shù),并簡(jiǎn)述其根本思想.2 .在指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該考慮哪些主要問題？3 .數(shù)據(jù)相關(guān)有哪幾種類型？解決數(shù)據(jù)相關(guān)有哪些主要方法？4 .試以系列機(jī)為例,說明計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三者之間的關(guān)系.四、計(jì)算題1 .給定以下的假設(shè),試計(jì)算直接映象Cache和兩路組相聯(lián)Cache的平均訪問時(shí)間以及CPU的性能.由計(jì)算結(jié)果能得出什么結(jié)論？（1） 理想Cach

10、e情況下的CPI為2.0,時(shí)鐘周期為2ns,平均每條指令訪存1.4次.（2） 兩者Cache容量土勻?yàn)?28KB,塊大小都是32字節(jié).（3） 組相聯(lián)Cache中的多路選擇器使CPU的時(shí)鐘周期增加了10%（4） 這兩種Cache的失效開銷都是80ns.（5） 命中時(shí)間為1個(gè)時(shí)鐘周期.（6） 128KB直接映象Cache的失效率為1.0%,128KB兩路組相聯(lián)Cache的失效率為0.7%.15分2 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)字長(zhǎng)64位,包含三個(gè)選擇通道和一個(gè)多路通道,每個(gè)選擇通道上連接了兩臺(tái)磁盤機(jī)和三臺(tái)磁帶機(jī),多路通道上連接了了兩臺(tái)行式打印機(jī),兩臺(tái)讀卡機(jī)、10臺(tái)終端,假定各設(shè)備的傳輸率如下：磁盤機(jī)：600KBp

11、s,磁帶機(jī)：200KBps,行打機(jī)：6.6KBps,讀卡機(jī)：1.2KBps,終端：1KBps.計(jì)算該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最大I/O數(shù)據(jù)傳輸率.6分3 .某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用浮點(diǎn)運(yùn)算部件后使浮點(diǎn)運(yùn)算速度提升到原來的20倍,而系統(tǒng)運(yùn)行一程序的整體性能提升到原來的10倍,試計(jì)算該程序中浮點(diǎn)操作所占的比例.5分4.動(dòng)態(tài)多功能流水線由6個(gè)功能段組成,如以下圖所示:其中,s1、s4、s5、s6組成乘法流水線,s1、s2、s3、s6組成加法流水線,各個(gè)功能段時(shí)間為：s1、s3、s4、s6為t,s2、s5為？t,假設(shè)該流水線的輸出結(jié)果可以直接返回輸入端,而且設(shè)置有足夠地緩沖存放器,假設(shè)以最快的方式用該流水計(jì)算：nAi+B

12、i其中i=1.4,口為連乘符號(hào)1畫出其處理過程的時(shí)空?qǐng)D.2計(jì)算其實(shí)際的吞吐率和效率.15分20032004學(xué)年度第2學(xué)期?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?試題A答案、填空題：1 .由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為虛擬機(jī)器；由硬件和微程序固件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為實(shí)際機(jī)器.2 .軟件和硬件在邏輯上是等效的.3 .由于軟、硬件緊密相關(guān),軟硬界面常常是模糊不清的.4 .計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)主要是圍繞：1.提升速度,2.提升操作的并行度、重疊流水,3.分散功能,4.設(shè)置專用功能部件來進(jìn)行.5 .具有相同“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(如指令系統(tǒng)相同)的計(jì)算機(jī)可以由于速度要求等因素的不同而采用不同的組成.6 .一種“計(jì)算機(jī)組成可以采用多種不同的“計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn).7 .

13、“計(jì)算機(jī)組成反過來也會(huì)影響“系統(tǒng)結(jié)構(gòu).8 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：進(jìn)行軟、硬件的功能分配.9 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),從多級(jí)層次結(jié)構(gòu)出發(fā),可以分為：由上往上由下往上和從中間開始三種不同的設(shè)計(jì)思路.10 .計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以歸納為向上升級(jí)的四類它們分別是：(1) 數(shù)據(jù)處理(DataProcessing).(2) 信息處理(InformationProcessing).(3) 知識(shí)處理(KnowledgeProcessing).(4) 智能處理(IntelligenceProcessing).二、簡(jiǎn)做題：1 .計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)(ComputerImplementation)?:是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn),

14、包括：處理機(jī)、主存等部件的物理結(jié)構(gòu),器件的集成度和速度,器件、模塊、插件、底板的劃分與連接,專用器件的設(shè)計(jì),微組裝技術(shù),信號(hào)傳輸,電源、冷卻及整機(jī)裝配技術(shù)等.2 .計(jì)算機(jī)組成(ComputerOrganization)?:是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn),包括：機(jī)器級(jí)內(nèi)的數(shù)據(jù)流和限制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等.3 .軟件的可移植性？是指軟件不用修改或只需經(jīng)少量加工就能由一臺(tái)機(jī)器搬到另一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行,即同一軟件可以不同的系統(tǒng)環(huán)境.4 .向上(下)兼容？：是指按某檔機(jī)器編制的軟件,不加修改就能運(yùn)行于比它高(低)檔的機(jī)器上.5 .向前(后)兼容？：指的是,在按某個(gè)時(shí)期投入市場(chǎng)的該型號(hào)機(jī)器上編制的軟件,不加修

15、改就能運(yùn)行在它之前(后)投入市場(chǎng)的機(jī)器上.6 .兼容機(jī)(CompatibleMachine)?:具有同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)稱為.采用兼容機(jī)的思想與采用系列機(jī)的思想實(shí)際上是一致的.7 .模擬(Simulation)：用機(jī)器語言程序解釋實(shí)現(xiàn)軟件移植的方法稱為.8 .仿真(Emulation)：用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)的方法稱為.9 .現(xiàn)場(chǎng)片：使用戶可根據(jù)需要改變器件內(nèi)部的功能或內(nèi)容,以適應(yīng)結(jié)構(gòu)和組成變化的需要.10 .全用戶片：完全按用戶要求設(shè)計(jì)的用戶片稱為全用戶片.二、簡(jiǎn)述題：1 .算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的是什么？答：軟、硬件之間的功能分配以及對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)界面確實(shí)定.2 .計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要解決

16、的問題是什么？答：在所希望能到達(dá)的性能和價(jià)格比的前提下,怎樣最正確、最合理地把各種設(shè)備和部件組織成為一臺(tái)計(jì)算機(jī),以實(shí)現(xiàn)所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).3 .器件的開展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響？(1)器件的開展改變了邏輯設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法.(2)器件的開展也使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的“下移速度加快.(3)器件的開展還促進(jìn)了算法、語言和軟件的開展.4 .什么是并行性？只要在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作,它們?cè)跁r(shí)間上能相互重疊,都表達(dá)了并行性.5 .CISC指令系統(tǒng)的含義？復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī),即機(jī)器指令系統(tǒng)變得越來越龐雜,這就是所謂的CISC指令系統(tǒng).6 .什么是頁式存貯治理？頁式存貯治理是把主存空間

17、和程序空間都機(jī)械地等分成固定大小的頁,按頁順序編號(hào).(頁面大小隨機(jī)器而異,一般在512到幾KB).7 .什么是向量流水處理機(jī)？向量流水處理機(jī)是將向量數(shù)據(jù)表示和流水線技術(shù)結(jié)合在一起,構(gòu)成向量流水處理機(jī),簡(jiǎn)稱向量流水處理機(jī).8 .什么是相聯(lián)處理機(jī)？相聯(lián)處理機(jī)是以相聯(lián)存貯器為核心,配上必要的中央處理部件、指令存貯器、限制器和I/O接口,就構(gòu)成一臺(tái)以存貯器操作并行為特點(diǎn)的相聯(lián)處理機(jī).四、計(jì)算題：1 .設(shè)一臺(tái)模型機(jī)有7條指令,其使用頻度為:指令I(lǐng)1使用頻度I0.05指令使用頻度0.03II4I20.03II50.15I30.04II60.3II70.4求出：1利用哈夫曼Huffman壓縮技術(shù),構(gòu)造哈夫曼

18、樹；2.操作碼平均碼長(zhǎng)和擴(kuò)展碼長(zhǎng).要求：哈夫曼樹節(jié)點(diǎn)為(2)H=2.17H=2.22 .如果設(shè)一個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)中斷級(jí),個(gè)級(jí)中斷響應(yīng)次序?yàn)?->2->3->4.見中斷級(jí)屏蔽位表中斷處理程序級(jí)別中斷級(jí)屏敝位1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)第1級(jí)0000第2級(jí)1000第3級(jí)1100第4級(jí)1110求當(dāng)把中斷次序改為1->4->3->2時(shí),畫出中斷級(jí)屏蔽位表.中斷處理程序級(jí)別中斷級(jí)屏敝位1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)第1級(jí)0000第2級(jí)1011第3級(jí)1001第4級(jí)10003 .計(jì)算流水線實(shí)際吞吐率TP和效率刀.設(shè)有兩個(gè)向量C和D,各有4個(gè)元素,在圖中的靜態(tài)雙功能流水線上工作.其中,1->2-&

19、gt;3->5組成加法流水線,1->4->5組成乘法流水線.設(shè)每個(gè)流水線所經(jīng)過的時(shí)間均為At,而且流水線的輸出結(jié)果可以直接返回到輸入或暫存于相應(yīng)的緩沖存放器中,其延遲時(shí)間和功能切換所需要的時(shí)間都可以忽略不計(jì).求：該流水線的實(shí)際吞吐率TP和效率刀.實(shí)際吞吐率TP=7/(15At)r=32%4 .計(jì)算多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò).見圖N=8多級(jí)立方體互連網(wǎng)絡(luò),求當(dāng)輸入端級(jí)限制信號(hào)為S2S1S0=010時(shí),輸入端為01234567時(shí),輸出端為:23016745.p=3,Tp=4,Sp=3/2,Ep=1/2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題第一局部選擇題一、單項(xiàng)選擇題每題1分,共10分在每題的四個(gè)備答案中有一

20、個(gè)正確的答案,將正確答案的序號(hào)寫在題干后的括號(hào)內(nèi)1 .計(jì)算機(jī)使用的語言是A.專屬軟件范疇,與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)無關(guān)B.分屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)層次C.屬于用以建立一個(gè)用戶的應(yīng)用環(huán)境D.屬于符號(hào)化的機(jī)器指令2 .動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流機(jī)最突出的特點(diǎn)是使A.數(shù)據(jù)流令牌無標(biāo)號(hào)B.需要程序記數(shù)器來實(shí)現(xiàn)C.令牌帶上標(biāo)號(hào)D.同步由門Latch存放器來實(shí)現(xiàn)3 .多處理機(jī)上兩個(gè)程序段之間假設(shè)有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān),那么A.可以并行執(zhí)行B.不可能并行C.任何情況均可交換串行D.必須并行執(zhí)行4 .多處理機(jī)的各自獨(dú)立型操作系統(tǒng)A.要求治理程序不必是可再入的B.適合于緊耦合多處理機(jī)C.工作負(fù)荷較平衡D.有較高的可靠性5 .輸入輸出系統(tǒng)硬件

21、的功能對(duì)是透明的.A.操作系統(tǒng)程序員B.應(yīng)用程序員C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員D.機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)員6 .“啟動(dòng)I/O指令是主要的輸入輸出指令,是屬于A.目態(tài)指令B.管態(tài)指令C.目態(tài)、管態(tài)都能用的指令D.編譯程序只能用的指令7 .全相聯(lián)地址映象是指A.任何虛頁都可裝入主存中任何實(shí)頁的位置B.一個(gè)虛頁只裝進(jìn)固定的主存實(shí)頁位置C.組之間是固定的,而組內(nèi)任何虛頁可以裝入任何實(shí)頁位置D.組間可任意裝入,組內(nèi)是固定裝入8 .屬于MIMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu).A.各處理單元同時(shí)受同一個(gè)限制單元的治理B.各處理單元同時(shí)接受同一個(gè)限制單元送來的指令C.松耦合多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)D.陣列處理機(jī)9 .設(shè)16個(gè)處理器編號(hào)分別為0,1,2

22、,15用Cube3互聯(lián)函數(shù)時(shí),第10號(hào)處理機(jī)與第號(hào)處理機(jī)相聯(lián).A.11B.8C.14D.210 .假設(shè)輸入流水線的指令既無局部性相關(guān),也不存在全局性相關(guān),那么A.可獲得高的吞吐率和效率B.流水線的效率和吞吐率惡化C.出現(xiàn)瓶頸D.可靠性提升第二局部非選擇題二、填空題每空1分,共20分11 .標(biāo)志符與每個(gè)數(shù)據(jù)相連,合存于,用于描述單個(gè)數(shù)據(jù)的.12 .總線仲裁算法有：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)算法、固定時(shí)間片算法、算法和算法.13 .計(jì)算機(jī)仿真用解釋,計(jì)算機(jī)模擬用解釋.14 .按弗林MichaelJ.Flynn的觀點(diǎn),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為單指令流單數(shù)據(jù)流、多指令流單數(shù)據(jù)流和四大類.15 .要實(shí)現(xiàn)兩條指令在時(shí)間上重疊解釋

23、,首先需要付出,其次,要處理好指令之間可能存在的.16 .與重疊機(jī)器一樣,流水機(jī)器在遇到指令,尤其是指令時(shí),效率也會(huì)顯著下降.17 .超長(zhǎng)指令字VLIW結(jié)構(gòu)是將和兩者相結(jié)合.18 .互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路/包交換,SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用交換,多處理機(jī)常采用交換.19 .數(shù)據(jù)流機(jī)采用,執(zhí)行的操作序列取決于輸入數(shù)據(jù)的可用性；歸約機(jī)那么采用,執(zhí)行的操作序列取決于對(duì)數(shù)據(jù)的要求,對(duì)數(shù)據(jù)的需求又來源于函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言對(duì)表達(dá)式的歸納.20 .輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出設(shè)備、設(shè)備及與輸入輸出操作有關(guān)的件.三、改錯(cuò)題(每題2分,共10分)(以下每題劃線局部A、B、C中有一處錯(cuò)誤,請(qǐng)先寫出

24、錯(cuò)處,并在括號(hào)中寫出正確文字)21 .對(duì)操作碼進(jìn)行優(yōu)化編碼時(shí),在了解每種指令在程序中出現(xiàn)的概率后,使用Huffman算AB法構(gòu)造Huffman樹,這樣獲得的Huffman編碼是唯一的.()C22 .多處理機(jī)中,兩個(gè)程序段之間假設(shè)同時(shí)有先寫后讀和先讀后寫2種相關(guān),以交換數(shù)據(jù)為目的時(shí),那么必須并行執(zhí)行,讀寫要完全同步,允許順序串行和交換串行.()ABC23 .計(jì)算機(jī)仿真適合在兩種結(jié)構(gòu)差距大的機(jī)器間運(yùn)用.()ABC24 .豐存空間數(shù)相關(guān)是相間隔的兩條指令之間出現(xiàn)對(duì)豐存同一單元要求先ABC()25 .由于Cache存貯器的地址變換和塊替換算法是用軟件實(shí)現(xiàn)的,因此Cache存貯器對(duì)應(yīng)用A程序員是透明的,

25、而且Cache對(duì)處理機(jī)和主存間的信息交往也是透明的.()BC四、簡(jiǎn)做題(每題6分,共30分)26 .簡(jiǎn)述標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示的主要優(yōu)點(diǎn).27 .簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)RISC結(jié)構(gòu)用了哪些根本技術(shù)？28 .設(shè)Pi和Pj程序段都是一條語句,且Pi在Pj之前執(zhí)行,試舉出Pi和Pj間存在3種可能的數(shù)據(jù)相關(guān).29 .簡(jiǎn)述限制驅(qū)動(dòng)的限制流方式的特點(diǎn)？30 .模擬與仿真的主要區(qū)別和適合場(chǎng)合是什么？五、應(yīng)用題共30分31 .12分假設(shè)某模型機(jī)共有7條指令,7條指令I(lǐng)i17使用的頻度分別為：0.35,0.25,0.20,0.10,0.04,0.03,0.03.1利用Huffman算法,構(gòu)造Huffman樹,并給出Huffman編碼

26、和平均碼長(zhǎng).2給出Huffman擴(kuò)展碼編碼.32 .10分多級(jí)混洗交換網(wǎng)絡(luò)是如何組成的？它與間接二進(jìn)制n立方體網(wǎng)絡(luò)有何差異？并畫出N=8時(shí)的多級(jí)混洗交換網(wǎng)絡(luò)圖.33 .8分設(shè)向量A和B各有4個(gè)元素在以下圖所示的靜態(tài)雙功能流水線上計(jì)4算向量點(diǎn)積AB=aibi,其中1一2一3一5組成加法流水線,1一41 1一5組成乘法流水線.假設(shè)假定流水線的各段所經(jīng)過的時(shí)間均為t=2.5,流水線輸出可直接送回輸入或暫存于相應(yīng)緩沖存放器中,其延遲時(shí)間和功能切換所需的時(shí)間都可忽略.求出吞吐率和加速比.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)試題參考答案一、單項(xiàng)選擇題每題1分,共10分1.B2.C3.B4.D5.B6.B7.A8.C9.D10.

27、A二、填空題每空1分,共20分11 .同一存儲(chǔ)單元類型特征12 .動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)先來先效勞13 .微程序機(jī)器語言14 .單指令流多數(shù)據(jù)流多指令流多數(shù)據(jù)流15 .空間代價(jià)關(guān)聯(lián)16 .轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移17 .水平型微碼超標(biāo)量處理18 .線路包19 .數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)需求驅(qū)動(dòng)20 .限制器軟硬三、改錯(cuò)題每題2分,共10分21 .C錯(cuò)改為“不是唯一的22 .(C錯(cuò)改為“不允許順序串行和交換串行)23 .(B錯(cuò)改為“差距不大)24 .(A錯(cuò)改為“相鄰)25 .(A錯(cuò)改為“硬件)四、簡(jiǎn)做題(每題6分,共30分)26 .(1)簡(jiǎn)化了指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)；(2)簡(jiǎn)化了編譯程序；(3)便于實(shí)現(xiàn)一致性校驗(yàn)；(4)能由硬件自動(dòng)變換數(shù)

28、據(jù)類型；(5)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)類型無關(guān)的要求；(6)為軟件調(diào)試和應(yīng)用軟件開發(fā)提供了支持.27 .(1)按RISC一般原那么設(shè)計(jì)；(2)邏輯實(shí)現(xiàn)用硬聯(lián)和微程序結(jié)合；(3)用重疊存放器窗口(4)指令用流水和延遲轉(zhuǎn)移；(5)優(yōu)化設(shè)計(jì)編譯系統(tǒng).28 .(1)假設(shè)Pi的左部變量在Pj的右部變量集內(nèi),且Pi必須取出Pi運(yùn)算的結(jié)果來作為操作數(shù),那么稱Pi“數(shù)據(jù)相關(guān)于Pio(2)假設(shè)Pj的左部變量在Pi的右部變量集內(nèi),且當(dāng)Pi未取用其變量的值之前,是不允許被Pj所改變,那么稱Pi“數(shù)據(jù)反相關(guān)于Pj.(3)假設(shè)Pi的左部變量也是Pj的右部變量,且Pj存入其算得的值必須在Pi存入之后,那么稱Pj“數(shù)據(jù)輸

29、出相關(guān)于Pio29 .限制驅(qū)動(dòng)的限制流方式的特點(diǎn)是：通過訪問共享存儲(chǔ)單元讓數(shù)據(jù)在指令之間傳遞；指令的執(zhí)行順序隱含于限制流中,可以顯式地使用專門的限制操作符來實(shí)現(xiàn)并行處理,指令執(zhí)行順序受程度計(jì)數(shù)器的限制,即受限制令牌所支配.30 .模擬與仿真的主要區(qū)別在于解釋用的語言.仿真是用微程序解釋,其解釋程序存在限制存儲(chǔ)器中,而模擬是用機(jī)器語言程序解釋,其解釋程序存在主存中.模擬靈活,可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的軟件移植,但結(jié)構(gòu)差異太大時(shí),效率、速度會(huì)急劇下降.仿真在速度上損失小,但不靈活,只能在差異不大的系統(tǒng)之間使用,否那么效率也會(huì)過低且難以仿真,需與模擬結(jié)合才行.五、應(yīng)用題(共30分)“rfr*平均帽長(zhǎng)I-i陽

30、HuffmanW31.表操作碼的Huffman碼及擴(kuò)展操作碼的編碼指令頻度Pi操作碼使用Huffman編碼OP長(zhǎng)度(Li)利用Huffman概念的擴(kuò)展操作碼OP長(zhǎng)度(Li)I10.3501002I20.25102012I30.201103102I40.1011100511004I50.0411101511014I60.0311110511104I70.031111151111432.多級(jí)混洗交換網(wǎng)絡(luò)由n級(jí)相同的網(wǎng)絡(luò)組成,每一級(jí)都包含一個(gè)全混拓?fù)浜碗S后一列2n-1個(gè)四功能交換單元,采用單元限制方式.多級(jí)混洗交換網(wǎng)絡(luò)與間接二進(jìn)制n方體網(wǎng)絡(luò)只有兩點(diǎn)差異：前者數(shù)據(jù)流向的級(jí)號(hào)順序n-1,n-2,1,0,

31、用四功能交換單元,后者數(shù)據(jù)流向相反,其級(jí)號(hào)順序0,1,n-1,用二功能交換單元.33.實(shí)際吞吐率為二-18.7%15t152.5因順序方式所需時(shí)間為43t34t24t,因此加速比Sp=24t/15t=1.61 .(30分)解釋以下術(shù)語(1)馮諾依曼結(jié)構(gòu)：馮諾依曼等人于1946年提出了一個(gè)完整的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)雛型,它由運(yùn)算器、限制器、存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備組成,這種結(jié)構(gòu)稱為馮諾依曼結(jié)構(gòu).(2)數(shù)據(jù)表示：數(shù)據(jù)表示研究的是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)別,可以被指令系統(tǒng)直接調(diào)用的那些數(shù)據(jù)類型.數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)類型中最常用,也是相對(duì)比擬簡(jiǎn)單,用硬件實(shí)現(xiàn)相比照擬容易的幾種.如定點(diǎn)數(shù)(整數(shù))、邏輯數(shù)(布爾數(shù))、浮點(diǎn)數(shù)(實(shí)數(shù)

32、)、十進(jìn)制數(shù)、字符、字符串、堆棧和向量等.(3)CISC:復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(4)存儲(chǔ)系統(tǒng)：兩個(gè)或兩個(gè)以上速度、容量和價(jià)格各不相同的存儲(chǔ)器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來成為一個(gè)系統(tǒng),這就是存儲(chǔ)系統(tǒng).(5)時(shí)空?qǐng)D：描述流水線的工作,最常用的方法是采用時(shí)空?qǐng)D在時(shí)空?qǐng)D中,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,也就是輸入到流水線中的各個(gè)任務(wù)在流水線中所經(jīng)過的時(shí)間.當(dāng)流水線中的各個(gè)功能部件的執(zhí)行時(shí)間都相等時(shí),橫坐標(biāo)被分割成相等長(zhǎng)度的時(shí)間段.縱坐標(biāo)表示空間,即流水線的各個(gè)子過程.在時(shí)空?qǐng)D中,流水線的一個(gè)子過程通常稱為功能段(6)多功能流水線：多功能流水線(MultifunctionPipelining)是指流水

33、線的各段可以進(jìn)行不同的連接.在不同時(shí)間內(nèi),或在同一時(shí)間內(nèi),通過不同的連接方式實(shí)現(xiàn)不同的功能.(7)加速比：完成一批任務(wù),不使用流水線所用的時(shí)間與使用流水線所用的時(shí)間之比稱為流水線的加速比(Speedupratio).(8)鏈接技術(shù)：鏈接是當(dāng)從一個(gè)流水線部件得到的結(jié)果直接送入另一個(gè)功能流水線的操作數(shù)存放器時(shí)所發(fā)生的連接過程.換句話說,中間結(jié)果不必送回存儲(chǔ)器,而且甚至在向量操作完成以前就使用.鏈接允許當(dāng)?shù)谝粋€(gè)結(jié)果一變成可用的操作數(shù)時(shí)就馬上發(fā)出相繼的操作.(9)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)尋徑：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)尋徑(storeandforward)在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的根本單位.每個(gè)結(jié)點(diǎn)有一個(gè)包緩沖區(qū).包從源結(jié)點(diǎn)經(jīng)過一系列中間結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn).(10)蟲蝕尋徑(wormhole):新型的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)很多采用的是蟲蝕尋徑方式,把包進(jìn)一步分成更小的片.與結(jié)點(diǎn)相連的硬件尋徑器中有片緩沖區(qū).消息從源結(jié)點(diǎn)傳送到目的結(jié)點(diǎn)要經(jīng)過一系列尋徑器.2 .(20分,每空一分)填空(1)衡量流水線性能通常有三種主要指標(biāo),它們是吞吐率、加速比和效率.(2)根據(jù)Flynn分類法,根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為SISD(單指令流單數(shù)據(jù)流)、_SIMDMISDMIMD或者單指令流多數(shù)據(jù)流多指令流單數(shù)