试题2附答案

计算机系统结构模拟试题(2) 一,单选题:15分,每题03分

1, 下列()兼容方式对系列机来说是必须做到的. A: 向前兼容 B: 向后兼容 C: 向上兼容 D: 向下兼容

2, 假设有A和B两种不同类型的处理机,A处理机中的数据不带标志符,其指令字长和数据字长均为32位.B处理机的数据带有标志符,其数据字长均为36位,其中有4位是标志符,他的指令数由最多的256条减少到不到64条.如果每执行一条指令平均要访问两个操作数,每个存放在存储器中的操作数平均被访问8次,对于一个1000条指令组成的程序,他们在A,B处理机中分别占多少存储空间 A: 40000 38000 B: 38000 40000 C: 40000 39000 D: 39000 40000

3, 一个程序由1200条指令组成,每条指令的字长均为4个字节.假设这个程序访问虚拟存储器的字地址流依次为:12,40,260,280,180,800,500,560,600,1100,1200,1000.采用FIFO页面替换算法,分配给这个程序的主存容量为2048个字节.写出这个程序执行过程中依次访问的虚存页地址流(页面大小为1024个字节). A: 页地址流为:0,0,1,1,0,3,1,2,2,4,4,4 B: 页地址流为:0,0,2,2,1,6,3,4,4,8,9,7 C: 页地址流为:0,0,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1 D: 以上均错

4, 查看下面三条指令: V3←A

V2←V0+V1 V4←V2*V3

假设向量长度小于64,且前后其他的指令均没有相关性,数据进入和流出每个功能部件,包括访问存储器都需要一拍的时间,假设向量的长度为N.三条指令采用链接的方法,那么执行的时间是: A: 3N+22 B: 2N+15 C: N+16 D: N+17

5, 一条4段的流水线可以由以下时空图来表示,求该流水线的实际吞吐率(假设n=100) A: B: C: D:

二,多选题:04分,每题04分

6, 下列特点,属于同步总线的有(),属于异步总线的有(): 1) 成本高 2) 成本低 3)逻辑复杂 4)逻辑简单 5)适应设备类型广泛 6)对设备要求严格

A : 2,4,6 B : 1,3,5 C : 1,4,5 D : 2,3,6

三,填空选择题:04分,每题04分

7, 星形网络的网络直径和链路数分别为()和(). 选 项 1 : N-1 N/2 2

N(N-1)/2 选 项 2 : N-1 N/2 2

N(N-1)/2

四,大型计算题:10分,每题10分

8, 假定要将某一执行部件改进后速度提高10倍,改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%.问改进后,获得的加速比Sq是多少 参考答案:

假设系统在改进前后的执行时间分别为T1和T2,则 (1)

由(1)式,得 (2) 由题意 (3) (2)-(3),得 (4) 由(3)得 (5) 由(4)(5)可得

五,中型计算题:16分,每题08分

9, 在CARY1机器上,设向量长度均为32,s是标量寄存器,加法需要6拍,乘法需要7拍,从存储器读数需要6拍,打入寄存器及启动功能部件(包括寄存器)各需要1拍.则下面的指令组完成所需要的拍数是: (1)

V0←存储器 V1←V2+V3 V4←V5×V6 (2)

V0←存储器 V1←V2+V3 V4←V5×V6 s0←s1+s2 参考答案: (1)40 (2)48

10, 一个虚拟存储系统最多有64个用户,每个用户程序最大不超过8192页,每页4KB,主存储器的容量为64MB.为了加快地址变换过程,采用快慢表结构,快表的容量为64个存储字,快表

地址经散列函数变换得到.为避免散列冲突,需要一个相等比较器. (1)写出虚拟地址的格式,标出各字段的名称和长度. (2)写出主存地址的格式,标出各字段的名称和长度. (3)散列变换部件的输入位数和输出位数各为多少 (4)相等比较器的位数是多少 参考答案:

(1)虚拟地址的格式,各字段的名称和长度 6位 13位 12位 用户号 虚页号 页内地址

(2)主存地址的格式,各字段的名称和长度 14位 12位

主存实页号 页内地址

(3)散列变换部件的输入位数为19位,输出位数为6位. (4)相等比较器的位数:6+13=19(位) 六,小型计算题:05分,每题05分

11, 30.日本FOCOM向量处理机VP-200具有流水线链接和并行化功能.它有2条存储流水线到向量寄存器,两者可以并行工作.此外尚有加法和乘法流水线.各流水线间均可以链接操作.若现在要在Vp-200向量机上实现以下的向量操作: A(I)=B(I) ×C(I)+D(I) ×E(I)+F(I) ×G(I)

I=1,2,…,N.假定所有流水线的延迟时间都相等,取/存操作转换时将有t的流水线重构延迟时间.求完成操作所需要的时间. 参考答案: 4N+t

七,简答题:20分,每题05分

12,设计8位字长的寄存器—寄存器型指令3条,16位字长的寄存器—存储器型变址寻址方式指令4条,变址范围-127~+127之间.设计指令格式,给出各字段的长度和操作码. 参考答案:

寄存器—寄存器型指令3条,格式如下:

| 操作码2位| 源寄存器3位| 目的寄存器3位| 操作码分别为:00.01.10

寄存器—存储器型变址寻址方式指令4条,格式如下:

| 操作码4位| 通用寄存器3位| 变址寄存器1位|偏移地址8位| 操作码分别为:1100.1101.1110.1111

13, 假设计算机的主存储器按64块组织,块大小为8个字.高速缓存有8个块框.试表示出直接映射和全相联映射以及标记字段(区或块),块号和字号的地址位. 参考答案: (a)直接映射

(b)全相联映射

14,研制高性能的向量处理机主要需要解决哪几个问题 参考答案:

(1) 较好的维持向量/标量性能平衡

(2) 可扩展性随处理机数目的增加而提高 (3) 增加存储器系统的容量和性能 (4) 提供高性能的I/O和易访问的网络

15, 根据多台外围设备共享通道的不同情况,通道可分为那三种类型 参考答案:

字节多路通道,选择通道,数组多路通道. 八,综合题:10分,每题10分

16, 实现软件移植的主要途径有哪些 它们存在什么问题 适用于什么场合 参考答案:

(1) 采用系列机方法,只能在具有相同系统结构的各种机器之间实现软件移植,一般是一个厂家生产的机器

(2) 采用模拟与仿真的方法,可在不同系统结构的机器之间相互移植软件,对于使用频率较高的指令,尽可能用仿真方法以提高运算速度,而对于使用频率低且难于用仿真实现的指令则用模拟方法来实现.

(3) 采用统一的高级语言方法,可以解决结构相同或完全不同的各种机器上的软件移植,但是,要统一高级语言,语言的标准化很重要,但难以在短期内解决. 九,名词解释:16分,每题04分 17, 存储器替换策略 参考答案:

存储器替换策略是指按照什么样的规则替换主存储器中的页面,以便腾出主存空间来存放新调入的页面

18, 解释术语:用户代码的向量化比值. 参考答案:

用户代码可向量化的部分占全部的比重就是用户代码的向量化比例 19, 解释术语:动态互连网络 参考答案:

动态互连网络:设置有源开关,可以根据需要借助控制信号对连接通路加以重新组合实现所所要求通信模式的网络

20, 解释术语:存储转发寻径(store and forward routing) 参考答案:

存储转发寻径:在存储转发网络中包是信息流的基本单位,每个结点有一个包缓冲区.包从源结点经过一系列中间结点到达目的结点.当一个包到达一个中间结点时,它首先被存入缓冲区,当所要求的输出通道和接收结点的包缓冲区可使用时,然后再将它传送给下一个结点. (5)

由(4)(5)可得

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