计算机系统结构-(-第3次-)

第3次作业
一、填空题（本大题共30分，共 10 小题，每小题 3 分）
1.
DEC 21064属于_________。

2. 字编址是指每个________与访问的________（如读/写一次寄存器、主存单元）相一致。

3.
__________
4.
反映外设可靠性能的参数有：_______、_______和_______。

5.
指令乱序结束带来的最大问题是___________。

6.
__________ 。

7.
通过维护数据和控制相关所保证的是对程序正确执行起关键作用的两个特征：_______和_______ 。

8.
_________是衡量流水线最高性能的一个指标。

9.
提高写直达Cache性能最重要的方法是设置一个容量适中的写缓存。

然而写缓存中可能包含读失效时所需单元的最新值，这个值尚未写入存储器，导致了存储器访问的复杂化。

解决方法是_______。

10.
OGSA架构由四个主要的层构成，从下到上依次为：__________、__________、__________、__________。

二、简答题（本大题共30分，共 5 小题，每小题 6 分）
1.
字节多路通道连接P 台设备，每台设备都传送n 个字节，TS：设备选择时间。

TD：传送一个字节的时间。

Ti：第i个数据的传输，i=1，2，…，n。

总共所需要的时间：
2. .虚拟存储空间大小Nv＝4GB，页的大小Np＝1KB，每个页表存储字占用4个字节。

计算得到页表的级数
3.
MPP系统一般指的是？
4.
传统机器级系统结构的属性主要是由该机器的指令系统来表征的，具体属性是哪些？
5. 描述网格必须同时满足的三个条件。

三、问答题（本大题共40分，共 4 小题，每小题 10 分）
1.
浮点数尾数m用原码、小数表示，阶码e用移码、整数表示，尾数基值，阶码基值。

要求浮点数表示范围N为，表示浮点数表示精度不低于，试设计一种浮点数的格式。

2. 简述设计者使用人机交互来处理相互冲突的折中方法。

3.
简述分支目标缓冲。

4.
假设磁盘子系统的组成部件及下那个硬的MTTF如下：
（1）磁盘子系统由20个磁盘构成，每个磁盘的MTTF为2000 000h。

（2） 1个SCSI控制器，其MTTF为500 000h。

（3） 1个不间断电源，其MTTF为200 000h。

（4） 1个风扇，其MTTF为200 000h。

（5） 1根SCSI连线，其MTTF为1000 000h。

假定每个部件的生存周期服从指数分布，同时假定各部件的故障是相互独立的，为整个系统的MTTF。

答案：
一、填空题（30分，共 10 题，每小题 3 分）
1.
参考答案：
超标量处理机
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
编址单位、数据存储单元
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
可靠性（reliability）、可用性（availability）、可信性（dependability）解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
异常处理比较复杂
解题方案：
评分标准：
6.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
7.
参考答案：
异常行为、数据流
解题方案：
评分标准：
8.
参考答案：
理想CPI
解题方案：
评分标准：
9.
参考答案：
让读失效等待，直至写缓存为空
解题方案：
评分标准：
10.
参考答案：
资源层、Web服务层、基于OGSA架构的网格服务层、网格应用程序层解题方案：
评分标准：
二、简答题（30分，共 5 题，每小题 6 分）
1.
参考答案：
TBYTE =（TS+TD）•P•n
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
使用大量的，同构的处理单元（PE，Processing Element），并以一种高带宽，低时延的专有网络互联而成的计算机系统。

MPP系统节点之间的消息传送相对于集群系统具有更短的延迟，系统性能更强。

解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
（1）数据表示：硬件能直接识别和处理的数据类型；
（2）寄存器定义：包括各种寄存器的定义、数量和使用方式；
（3）指令系统：寻址规则、机器指令的操作类型和格式等；
（4）中断系统：中断的类型和中断响应硬件的功能等；
（5）机器工作状态的定义和切换：如管态和目态等；
（6）存储系统：主存最小编址单位、编址方式、可编程最大存储容量等；
（7）输入/输出结构：输入/输出连接方式、处理机存储器与输入/输
出设备间数据传送的方式和格式、输入/输出操作的状态等。

（8）信息保护：信息保护方式和硬件对信息保护的支持。

解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
协调非集中控制资源：网格整合各种资源，协调各种使用者，这些资源和使用者在不同控制域中；网格还解决在这种分布式环境中出现的安全、策略、使用费用、成员权限等问题。

使用标准、开放、通用的协议和界面：网格建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题
得到非平凡的服务质量：网格允许协调使用它的资源，以得到多种服务质量，满足不同使用者需求，如系统响应时间、流通量、有效性、安全性及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功效总和要大得多。

解题方案：
评分标准：
三、问答题（40分，共 4 题，每小题 10 分）
1.
参考答案：
根据浮点数表示范围的要求，用式计算阶码的长度q为：
根据浮点数表示精度要求，用式（2-5）计算尾数长度n为：
q+n+1位尾数符号位+1位阶码符号位=63，距离机器字字长的整数边界要求还差1位。

可加到尾数n或是阶码长度q上。

解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
进入系统时间：即用户输入命令所需时间。

系统响应时间：输入到显示结果所需的时间。

用户反应时间：接收结果到开始输入下一条命令的时间。

解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
转移成功的分支指令地址和它的分支目标地址都放到一个缓冲区中保存起来，缓冲区以分支指令的地址作为标示；取指令阶段，所有指令地址都与保存的标示作比较，一旦相同，我们就认为本指令是分支指令，且认为它转移成功，并且它的分支目标(下一条指令)地址就是保存在缓冲区中的分支目标地址。

这个缓冲区就是分支目标缓冲区(Branch-TargetBuffer，BTB，或者Branch-TargetCache，BTC)。

解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
解：整个系统的失效率为：
系统失效率=20×1/(2000 000)+1/(500 000)+1/(200 000)+1/(200
000)+1/(1000 000)=23/(1000 000)
系统的MTTF为系统失效率的倒数MTTF=(1 000 000)/23=43 500h，约5年。

解题方案：
评分标准：
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