计算机系统结构模拟题

《计算机系统结构》模拟题一．判断是非题,对的打√，错的打×1.系列机是指由一个厂家生产的具有相同组成，但具有不同系统结构和实现的一系列不同型号的机器。

（ × ）2.Cray 1向量处理机中，由于每个向量寄存器的长度为64，当实际需要处理的向量长度大于64时，它就不能够处理了。

（ × ）3.按照Flynn 分类法，Illiac IV 阵列处理机是MIMD 计算机。

（ × ）4.多级混洗交换网络是阻塞网络。

（ √ ）二．填空题1．多机系统的互连网络的通信模式可分为4种，其中，一对一的通信模式称为____单播_____模式，一对全体的通信模式为_____广播____模式，多对多的通信模式为____会议_____模式。

2．SIMD 计算机和流水线向量处理机都可以执行向量指令，前者采用___资源重复______并行性，后者采用___时间重叠______并行性。

3．系列机软件兼容必须做到___向后_____兼容，力争做到___向上_____兼容。

4．流水线消除瓶颈段的方法有____细分_____和____重复设置瓶颈段（可交换次序）_____2种方法。

5．设通道数据传送过程中，选择一次设备的时间为sT ，传送一个字节的时间为D T ，则字节多路通道最大流量等于____Ds T T 1_____。

6．Illiac IV 8×8阵列中，网络直径为____7_____。

7．对堆栈型替换算法，增大分配给程序的___主存页面______，对第一级存储器的命中率就会单调____上升_____。

8．从网络的任何结点看，若网络拓扑结构都是相同的，则称这样的网络是___对称______网络。

三．单项选择题1.在计算机系统层次结构中，从下层到上层，各层相对顺序正确的是（ B ）。

A.汇编语言机器级－操作系统机器级－高级语言机器级 B.微程序机器级－传统机器语言机器级－汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级－高级语言机器级－汇编语言机器级 D.汇编语言机器级－应用语言机器级－高级语言机器级2．Illiac IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是（ A ）。

A．PM2±0和PM2±3 B．立方体函数Cube0和Cube1C．全混洗函数Shuffle D．PM2±23．多级混洗交换网络又叫做（B）。

A．移数网络B．Omega网络C．数据交换网络D．STARAN网络4.程序员编写程序时使用的地址是（B）。

A.主存地址B.逻辑地址C.物理地址D.有效地址5.RISC方向主要做的工作是（B）。

A.软件功能硬化B.简化指令功能C.降低指令功能D.硬件功能软化6.浮点数尾数基值8mr，尾数的长度（不包括符号位）为6，可表示的规格化最小正尾数为（C）。

A．0.5 B．0.25 C．0.125 D．1/647．虚拟存储器常用的地址映象方式是（A）。

A．全相联B．段相联C．组相联D．直接8.以下是某非线性流水线的调度方案：（1，7），（2，2，7），（3，4），（4），（5）其中平均延迟最小的等间隔调度方案是（A）。

A.（4）B.（5）C.（3，4）D.（1，7）9.下列循环形式表示的是互连函数PM2－1的是（C）。

A.（7 6 5 4 3 2 1 0）B.（0 1 2 3 4 5 6 7）C.（6 4 2 0）（7 5 3 1）D.（0 2 4 6）（1 3 5 7）10.下列4种消息寻径方式中，不属于包交换的消息寻径方式是（D）。

A.存储转发寻径B.虚拟直通寻径C.虫蚀寻径D.线路交换寻径11．对系统程序员不透明的是（D）。

A．Cache存储器B．系列机各档不同的数据通路宽度C．指令缓冲寄存器D．虚拟存储器12.在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会（C）。

A．提高解题速度B．减少需要的存储容量C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比13.Cray1的两条向量指令V1←V2+V3 V4←V1*V5下列说法正确的是（B）。

A．没有功能部件冲突和Vi冲突，可以并行B．没有功能部件冲突和Vi冲突，可以链接C．没有Vi冲突，可以交换执行顺序D ．只能串行四．简答题1．计算机系统的Flynn （弗林）分类法是按什么来分类的？共分为哪几类？解释其含义。

1．按照指令流和数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类。

分为以下四类：（1）单指令流单数据流SISD （2）单指令流多数据流SIMD （3）多指令流单数据流MISD （4）多指令流多数据流MIMD2．简述RISC 的几种关键技术（最少3种）。

2．影响命中率的因素有：程序在执行过程中的页地址流分布情况；采用的页面替换算法；页面大小；主存容量；采用的页面调度方式。

3．列出虚拟存储器中影响主存命中率的主要因素（最少4个）。

3．延时转移技术－将转移指令与它前面的不相关指令对调位置，以利用计算目的地址的时间。

指令取消技术－在条件转移指令解释期间提前启动最有可能的一个分支的后继指令，如果“猜”错则及时取消，“猜”对则赢得了时间。

重叠寄存器窗口技术－用寄存器组代替堆栈传递参数，减少访问主存。

指令流调整技术－对变量重新命名消除相关，消除不了的相关就调整顺序。

硬件为主固件为辅－不常用的复杂指令用微程序实现，避免专设电路，对平均速度影响也不大。

4．简述Amdal 定律。

4．Amdahl 定律：系统中某部件通过使用某种更快的执行方式使得整个系统性能的提高，与可使用这种更快执行方式的部分所占的比例有关。

其衡量指标为加速比，定义如下：务的执行时间采用改进措施后整个任务的执行时间采用改进措施前整个任采用改进措施前的性能采用改进措施后的性能加速比==或e e e non S F F T T S +-==)1(1五．计算题1.假定利用增加向量处理模块来提高计算机的运算速度。

计算机处理向量的速度是其通常的运算速度的20倍。

将可用向量处理部分所花费的时间占总时间的百分比称为可向量化百分比，记为F 。

（1） 求出加速比n S 与可向量化百分比F 之间的关系式。

（2）当要获得加速比为2时的可向量化百分比F为多少？（保留2位小数）2．一个字节多路通道连接D1、 D2、 D3、 D4共4台设备：求：（1）通道的实际流量和工作周期；（2）假设通道的最大流量等于实际流量，画出通道分时为各台设备服务的时间关系图，并计算通道处理完各台设备的第一次数据传送请求的时刻；（3）从时间关系图上发现了什么问题？怎么解决这个问题？3. 有4个中断源D1，D2，D3和D4，它们的中断优先级从高到低分别为1级、2级、3级、4级，各级中断源的中断屏蔽码设置如下表所示，其中，“0”表示该中断源被屏蔽，“1”表示该中断源开放。

如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。

当机器正在运行用户程序时，D2和D3同时发出中断请求，经过两个单位时间，D1和D4又同时发出中断请求。

请画出处理机响应各中断源的中断服务请求和实际运行中断服务程序过程的示意图。

4. 在页式虚拟存储器中，一个程序由0～4共5个虚页组成，在程序执行过程中，访存虚页地址流为：0，1，0，4，3，0，2，3，1，3。

假设分配给该程序的主存空间为3个实页，分别采用LRU和OPT页面替换算法。

（1）分别画出这两种页面替换算法对主存3个实页的使用情况。

（2）计算这两种页面替换算法的命中率。

5．用一台求（1）有效CPI ；（2）MIPS ；（3）程序的执行时间。

6. 有一静态多功能流水线，功能段1，5，6组成加法流水线，1，2，3，4，6组成乘法流水线。

每功能段延时时间为△t 。

要求用尽可能短的时间计算∏=⨯41i iiB A ，画出流水线时空图，计算流水线的吞吐率、加速比和效率。

7. 画出0～7共8个处理器的Omega 网络。

若采用终端地址标记寻径算法，在该图上标出实现将6号处理器数据播送给0～4号，同时将3号处理器数据播送给5～7号时各交换开关的控制状态。

计算题参考答案1. (1) 20)1(1FF S n +-=；(2) 53.0=F2.（1）f=2×105字节/秒，T=5us（2）Ts+Td=5us ，通道时间图如下。

第一次完成响应时刻依次为：5 us ，160 us ，20 us ，40 us ；（3）D2丢失第一次请求的数据。

方法有：增加通道的最大流量，保证通道上的所有设备的数据传送请求都能及时得到通道的响应。

动态改变设备的优先级。

增加数据缓冲器，特别是对优先级比较低的设备，以保存会丢失的数据。

3. 用户程序 D1 D2 D3 D4D2，D3D1，D44. (1) 页地址流命中 命中 命中 命中页地址流 0 1 0 4 3 0 2 3 1 3命中 命中 命中 命中 命中(2) LRU 命中率：H ＝4/10＝40%；OPT 命中率：H ＝5/10＝50%5．（1）1.241=⨯=∑=i ii IC IC CPI CPI（2）50106=⨯=CPI fMIPS（3）004.0106=⨯=MIPS ICT6．tT n TP k ∆==17759.1175334≈∆∆⨯+∆⨯==t t t T T S k o %5.2617627≈∆⨯∆==ttkT T E k o 7.01234567000001010011100101110111K2K1K0。