系统结构期末试题2010A答案

中南民族大学试卷标准答案试卷名称计算机系统结构（A卷共5页）第1页一、名词解释（对以下各题简明扼要作解释。每小题2分，共20分）（1）静态流水线——同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。（2）分段开采——当向量的长度大于向量寄存器的长度时，必须把长向量分成长度固定的段，然后循环分段处理，每一次循环只处理一个向量段。（3）体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性（4）时间重叠——在并行性中引入时间因素，即多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。（5）TLB——个专用高速存储器，用于存放近期经常使用的页表项，其内容是页表部分内容的一个副本（6）结构冲突——指某种指令组合因为资源冲突而不能正常执行（7）程序的局部性原理——程序在执行时所访问的地址不是随机的，而是相对簇聚；这种簇聚包括指令和数据两部分。（8）2：1Cache经验规则——大小为N的直接映象Cache的失效率约等于大小为N/2的两路组相联Cache的实效率。（9）组相联映象——主存中的每一块可以放置到Cache中唯一的一组中任何一个地方（10）数据相关——当指令在流水线中重叠执行时，流水线有可能改变指令读/写操作的顺序，使得读/写操作顺序不同于它们非流水实现时的顺序，将导致数据相关。二、填空题（将准确的文字填入各题的空格上。答案填错或未填者，该空格处不得分。每空1分，共10分）1、高级语言虚拟机，汇编语言虚拟机，微程序机器级；2、同时性，并发性；3、向后；4、84.2%，5；5、虚拟机，透明的；三、（1）iiiiiSffS)1(1（3分）中南民族大学试卷标准答案试卷名称计算机系统结构（A卷共5页）第2页1332211321)](1[SfSfSffffS（1分）1330.30.22[1(0.30.2)]645ff（2分）312.5%f（3分）（2）3121231231(1)SffffffSSS（2分）10.30.10.125(10.30.10.125)645S（1分）11.740.575S（3分）四、（1）该进后，各类操作的加速比分别是：1221S（1分）220210S（1分）3441S（1分）（2）各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是：操作1单独改进后，程序获得的加速比是：11111/110.040.04/21.02SffS（2分）操作2单独改进后，程序获得的加速比是：中南民族大学试卷标准答案试卷名称计算机系统结构（A卷共5页）第3页22211/110.80.8/21.67SffS（2分）操作3单独改进后，程序获得的加速比是：33311/110.160.16/41.14SffS（2分）（3）4类操作均改进后，整个程序的加速比是（没有用定义求解，该小题0分）：102202020410120102012.17S（6分）五、（1）1(1)mijinTPtnt（jt为瓶颈段时间）11[(1)]miimijintmtnt（1分）当连续输入3条指令时3352311TPttt（1分）3545%311tt（1分）当连续输入30条指令时中南民族大学试卷标准答案试卷名称计算机系统结构（A卷共5页）第4页3015529346TPttt（1分）30554%392tt（1分）（2）将第二段细分为3个子段，每个子段均为t1(1)miiinTPtnt11[(1)]miimiiintmtnt（1分）当连续输入3条指令时33527TPttt（1分）3543%57tt（1分）当连续输入30条指令时301552917TPttt（1分）30588%534tt（1分）（3）结论：在流水线中，无论瓶颈段是否被消除（2分），只有当连续输入流水线的指令越多时，流水线的实际吞吐率和效率才会提高。（3分）六、（1）3条向量指令之间，既没有发生源Vi冲突，也没有Vi的先写后读相关（1分），又没有功能部件的使用冲突（1分），所以这3条指令可以同时并行流中南民族大学试卷标准答案试卷名称计算机系统结构（A卷共5页）第5页水（1分）。计算指令组全部完成所需要的拍数时，只需要取这3条向量指令完成时所需要最多的拍数即可。161637116163711716372他们之中最长的时间是72拍，所以向量指令组全部完成需要72拍。（4分）（2）4条向量指令均依次有Vi的先写后读相关（1分），但无源Vi相关，也无功能部件的使用冲突（1分）。所以，这4条指令可以全部链接在一起，进行流水（2分）。（1+6+1）+（1+14+1）+（1+7+1）+（1+6+1）+63=104（拍）（4分）七、（1）表1全相联映象的Cache使用过程（3分）访存块地址流3152654Cache块01111114Cache块12222222Cache块23333666Cache块355555中中中（2）H=3/7=43%（2分）（3）表2直接映象的Cache使用过程（3分）访存块地址流3152654Cache块04Cache块11155555Cache块22222666Cache块33333333中中中（4）H=3/7=43%（2分）