2009—2010学年度第一学期2007级
《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）
姓名： 学号： 专业：
（注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。）
一、单项选择题（每小题3分,共30分)
1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（ )设想是不行的?
【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令
【B】将中断分级由原来的4级增加到5级
【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器
【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1"法，改为查表舍入法
2。对计算机系统结构来说，不透明的是（ ）.
【A】存储器采用交叉存取还是并行存取
【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位
【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示
【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现
3．一个平衡的计算机系统，应该是（ ）。
【A】1MIPS的CPU速度 【B】1MB的主存容量
【C】1Mb/s的I/O吞吐率 【D】A、B和C
4、（ ）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。
【A】由上往下 【B】由下往上 【C】由中间开始 【D】上下同时开始
5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是( )。
【A】系列机 【B】兼容机 【C】仿真技术 【D】统一高级语言
6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是( )数据表示。
足字旁有什么字【A】向量 【B】堆栈 【C】描述符 【D】A和C
7、采用整数边界存储技术，其主要目的是( ）.
【A】节约主存空间 【B】提高数据的访问速度
【C】一个主存周期可取多条指令 【D】一个主存周期至少可取到一条指令
8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（ ).
【A】Huffman编码 【B】等长编码 【C】Huffman扩展编码 【D】BCD码
9、流水计算机中将指令Cache和数据Cache分开，主要是为了( )。
【A】提高存储系统的速度 【B】增加主存容量
【C】解决功能部件冲突 【D】解决访存冲突
10、当N=16时,能描述4组4元交换的函数是（ ).
【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3
二、（10分）在采用通用寄存器指令集结构的计算机上得到了如下所示的数据：
指令类型 | 执行频率 | 时钟周期数 |
ALU指令 | 43% | 1 |
LOAD指令 | 21％ | 2 |
STORE指令 | 12% | 2 笔记本与投影仪连接 |
分支指令 | 24% | 2 |
假若编译器优化后能去掉50%的ALU指令,但不能去掉其它三类指令。求优化后的MIPS与优化前的MIPS速率比。
三、（10分）设某机器系统指令字长12位，每个操作码和地址均占3位，试提出一种分配方案，使该指令系统有4条三地址指令，8条二地址指令和180条单地址指令。
四、（10分）设通道在数据传送期中,选择设备需4。9μS,传送一个字节数据需0.lμS。
（1）其低速设备每隔250μS发出一个字节数据传送请求，问最多可接多少台这种设备？
（2）若有A~E共5种高速设备，要求字节传送的间隔时间如下表所示，其时间单位为μS.若一次通信传送的字节数不少于1024个字节，问哪些设备可挂在此通道上？哪些则不能？
设备 | A | B | C | D | E |
时间间隔（μS) | 0.13 | 0。1 | 0.11 | 0.2 | 0。3 |
五、（10分）有一非线线性流水线预约表如下.
功能段 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
S1 | √ | √ | ||||
S2 | √ | √ | √ | |||
S3 约定 歌词 | √ | √ | ||||
S4 | √ | |||||
（1)求平均延迟最小的最佳调度方案;
（2)画出按最佳方案之一连续输入3个任务的时空图。
六、（10分）有一四段线性流水线,每功能段延时时间分别是： △t1=△t3=△t4=△t0， △t2=3△t0.若在这个流水线上执行40个任务。求实际吞吐率、效率和加速比。
七、（10分)N=8个结点的三级立方体网络如下图所示。当K1=0时,试说明输入4号结点不能实现和哪些输出结点相连？
八、（10分）在8个PE构成的双向环互连的并行处理机中，计算点积 S= (n=8)所需要的时间。设初始化时将A，B各分量已分配到各PE中,且设相邻处理单元之间传送一次数据需要时间△t，完成一次加法需要时间2△t，完成一次乘法需要时间4△t。
（全部试题完）
武汉大学计算机学院
2009—2010学年度第二学期2007级
《计算机系统结构》期末考试试卷(A）参考答案
一、（每小题3分，共30分)
[解]：1-10：BCDCA BDCDB
二、（10分）
［解]：
三、（10分)
［解］：
000 ××× ××× ×××
011 ××× ××× ×××
100 000 ××× ×××
100 111 ××× ×××
101 000 000 ×××
101 111 111 ×××
110 000 000 ×××
111 110 011 ×××
四、（10分）
[解］：
（1）低速设备应接字节多路通道
所以，n≤50台,即最多可接50台
（2）根据题意，此通道为选择通道
其中，n≥1024，应使ƒselect ∙i≤ƒmax∙select，由此可得出通道工作周期为：T≈0.1014(us)
所以，只有A、C、D、E可挂在此通道上,B则不行。
五、（10分）
王婆卖瓜中的王婆［解]:
(1)状态图略。最佳调度方案为(3）和(1，5）
（2）输入3个任务时空图略。
六、（10分）
[解]：
七、（10分）
[解]：不能与输出的2、3、6、7结点相连。
八、(10分）
［解]：需要8次乘法，7次加法；
共14△t
计算机系统结构
姓名：军校录取条件 学号:
一、名词解释(每题3分,共15分）
1。 Cache 2人造卫星：1 经验规则
3. 同构型多处理机
5. 堆栈型机器
2。 计算机体系结构
4。 通道处理机
二、填空(每空1分,共20分)
1.设计I/O系统的三个标准是（ ）、( ）和（ ).
2.存储器层次结构设计技术的基本依据是程序的（ ).
3.相联度越高,（ ）失效就越少;（ ）失效不受Cache容量的影响，但（ ）失效却随着容量的增加而减少。
4.在虚拟存储器中，一般采用( ）地址映象方法和（ ）更新策略。
5.计算机系统中提高并行性的技术途径有（ ）、（ ）和（ ）三种。在高性能单处理机的发展中,起主导作用的是( ）.
6.在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行的顺序保持一致，则只可能出现（ ）相关,否则就有可能出现（ ）、（ ）和（ ）相关。
7.对向量的处理有（ )方式、( ）方式、（ )方式。
三、简答题（每题6分，共24分）
1.任写出三种Cache的优化技术，并简述其基本思想.
2.在指令集结构设计中,应该考虑哪些主要问题？
3.数据相关有哪几种类型？解决数据相关有哪些主要方法？
4.试以系列机为例，说明计算机体系结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。
四、计算题
1。 给定以下的假设,试计算直接映象Cache和两路组相联Cache的平均访问时间以及CPU的性能。由计算结果能得出什么结论?
（1）理想Cache情况下的CPI为2。0，时钟周期为2 ns，平均每条指令访存1.4次。
（2）两者Cache容量均为128 KB,块大小都是32字节。
（3）组相联Cache中的多路选择器使CPU的时钟周期增加了10%。
（4）这两种Cache的失效开销都是80 ns。
（5）命中时间为1个时钟周期。
（6）128 KB直接映象Cache的失效率为1。0％，128 KB两路组相联Cache的失效率为0.7
%。（15分)
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