武汉大学计算机学院2006级系统结构试卷

武汉大学计算机学院2006级系统结构试卷《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷）一、单项选择题（共20题,每小题2分，共40分）1．包含有64个处理单元的ILLICA-Ⅳ阵列计算机，属于（）类。A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD2.假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高()倍。A.1.56B.2.00C.1.98D.2.013．ILLICA-Ⅳ阵列计算机中采用的是闭合螺线阵列结构，它可以用（）函数来描述。A.立方体B.交换C.全混洗D.PM2I4．在先行控制中，各缓冲栈的深度要求最大的是（）。A.先行读数栈B.后行写数栈C.先行指令栈D.先行操作栈5.数组多路通道的“数据宽度”是（）。A.单字节B.双字节C.定长数据块D.不定长数据块6.在有通道处理机的I/O系统中，用户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？A.通道指令B.广义指令C.无链通道指令D.中断指令7.计算机中优化实用的操作码编码方法是（）。A.哈夫曼编码B.ASCII码C.BCD码D.扩展操作码8.机器内浮点数都包含阶码和尾数两部分，其中尾数的位数主要影响（）。A.表数精度B.表数效率C.表数范围D.都不对9.某I/O系统有两个选择通道，每个通道上都接有速率分别为500、450、600和500（KB/S）的四台设备。则I/O系统的实际流量为（）KB/S。A.450B.500C.600D.都不是10.在处理数据相关时，采用相关专用通道（旁路）技术，主要是解决（）相关。A.RAWB.WARC.WAWD.都不是11．有一条流水线连接图如下所示，它是一条（）的流水线。A.指令级B.非线性C.操作级D.动态12．对于上题中所示的流水线，若△t1=△t3=△t4=△t0,△t2=3△t0,连续输入4个任务时的最大吞吐率为（）。A.1/△t0B.1/2△t0C.1/3△t0D.1/4△t013．在转移历史表中记录信息字段不可能的是（）。A.转移指令B.转移指令之后的若干条指令C.目标地址D.目标地址之后的若干条指令14．向量处理机中，指令间实行链接的条件是（）。A.RAWB.WARC.WAWD.RAR15．在CRAY-1型向量处理机中，若向量长度大于64时，则采用（）技术。A.并行执行B.链接执行C.串行执行D.分段开采16.能够实现矩阵转置变换的单级互连网络是（）。A.立方体B.全混洗C.PM2ID.交换17．当N=16时，对于C2，第3号PE与（）PE相连。A.7B.9C.11D.1318．在N=8结点的间接二进制n方体网络中，第1级K1=1时，5号输入结点不能与下面（）输出结点实现相连。A.1B.2C.3D.719．在下列多级互连网络中，连接灵活性最高的是（）。A.STARANB.间接二进制C.Ω网络D.PM2I20．当N=16时，能描述4组4元交换的函数是（）。A.C0+C1B.C1+C2C.C2+C3D.C0+C2二、（10分）在由64个（编号为0—63）处理器结点构成6维立方体网络结构中，若处理结点（30）10发送消息给处理结点（51）10，请写出信息发送时所经过的处理器结点号序列。三、（10分）假设在一台40MHz处理机上运行200000条指令的目标代码，程序主要由4种指令组成。根据程序跟踪实验结果，已知指令混合百分比和每种指令所需的时钟周期数如下表所示：指令类型CPI指令混合百分比算术和逻辑运算160%高速缓存命中的加载/存储218%转移412%高速缓存失效的存储器访问810%(1)计算在单处理机上用上述数据运行程序的平均CPI。(2)根据(1)所得CPI，计算相应的MIPS速率。四、（15分）有一4功能段非线性流水线，预约表如下：时间t123456K=1∨∨K=2∨∨K=3∨K=4∨(1)写出其禁止表和冲突向量(2)画出流水线无冲突调度的状态有向图。(3)求出最优调度方案及其最大吞吐率。五、（15分）在一条单流水线处理机上执行下面的程序。每条指令都要经过“取指”,“译码”,“执行”和“写结果”4个流水段。每个流水段的延迟时间都是5ns。在“执行”流水段,LS部件完成LOAD或STORE操作,其它操作都在ALU部件中完成,两个操作部件的输出端有直接数据通路与任一操作部件的输入端相连,ALU部件产生的条件码也能够直接送入控制器。1:SUBR0,R0;R0←02:LOADR1,#8;向量长度83:LOOP:LOADR2,A;R2←A向量的一个元素4:MULR2,R1;R2←(R2)*(R1)5:ADDR0,R2;R0←(R0)+(R2)6:DJNER1,LOOP;R1←(R1)-1若(R1)≠0则转7:STORER0,S;保存结果采用静态分支预测技术,每次都预测转移成功。画出指令流水线的时空图，并计算流水线的吞吐率和加速比。六、（10分）求点积的并行程序如下：S=0DO10J=0,610FORK20J=720S=S+A[J]*B[J]JOIN8画出该程序在有4台处理机的系统上运行的时间关系图。《计算机系统结构》期末考试试卷（B）（闭卷）一、单项选择题（每小题3分，共30分）1.字节多路通道的“数据宽度”是（）。A.单字节B.双字节C.定长数据块D.不定长数据块2.在有通道处理机的I/O系统中，用户通过（）来向系统提出访问I/O设备的申请？A.通道指令B.广义指令C.无链通道指令D.中断指令3．包含有64个处理单元的阵列计算机，是（）类。A.SISDB.SIMDC.MISDD.MIMD4.在先行控制中，对主存储器访问优先级最高的部件是（）。A.先行读数栈B.后行写数栈C.先行指令栈D.先行操作栈5．在处理流水线的数据相关时，采用寄存器重命名技术，不能消除的相关是（）。A.RAWB.WARC.WAWD.都不是6．向量处理机中，指令间实行链接的条件是（）。A.RAWB.WARC.WAWD.RAR7.能够实现矩阵转置变换的单级互连网络是（）。A.立方体B.全混洗C.PM2ID.交换8．当N=16时，对于C2，第3号PE与（）PE相连。A.7B.9C.11D.139．当N=16时，对于PM2+3，第3号PE与（）PE相连。A.7B.9C.11D.1310．当N=16时，能描述4组4元交换的函数是（）。A.C0+C1B.C1+C2C.C2+C3D.C0+C2二、（15分）设一模型机有8条指令，它们的使用频度如下表所示。请设计出指令的Huffman编码和只有两种码长的扩展操作码编码，求其平均码长和信息冗余量。（已知H=2.35）指令I1I2I3I4I5I6I7I8使用频度0.30.30.20.10.050.020.020.01三、（15分）假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少倍？四、（15分）有一四段线性流水线,每功能段延时时间分别是：△t1=△t3=△t4=△t,△t2=3△t。现在这个流水线上执行50个任务是时，求实际吞吐率、效率和加速比。五、（15分）有一5功能段非线性流水线，预约表如下：时间t1234567K=1∨∨K=2∨∨K=3∨∨K=4∨∨K=5∨∨（1）写出其禁止表和冲突向量，画出流水线调度状态有向图。（2）求出最优调度方案及其最大吞吐率。六、（10分）（1）画出2×2开关构成的16个结点的Omega网络。（2）要求输入结点1011连输出结点0101、同时结点0111连1001，标出连接路径，指出是否会出现阻塞？《计算机系统结构》期末考试试卷（A）参考答案一、（共20题,每小题2分，共40分）[解]：1-10：BADCCBDADA11-20：CCBADBAADA二、（10分）[解]：源节点30的二进制地址:S=011110;目标节点51的二进制地址是:D=110011;SD=101101,所以处理结点30发送消息给处理结点51时经过的处理结点序列：（1）沿着第1维走一步到011111；（2）沿着第3维走一步到011011；（3）沿着第4维走一步到010011；（4）沿着第6维走一步到110011；三、（10分）[解]：（1）（2）四、（15分）[解]：（1）禁止表{4}，冲突向量（1000）（2）状态图如下：（3）平均延迟最小的调度方案是：(1,2,3,2)，平均延迟是：2▲t。最大吞吐率是：TPmax=1/2▲t。五、（15分）[解]：每次都预测转移成功，指令流水线的时空图如下：spanstyle=;z-index:1;left:0px;margin-left:57.3333px;margin-top:247.2000px;width:316.0000px;height:45.0000px;spanstyle=;z-index:1;left:0px;margin-left:60.0000px;margin-top:10.6667px;width:156.0000px;height:42.0000px;六、（10分）[解]：《计算机系统结构》期末考试试卷（B）参考答案一、（每小题3分，共30分）[解]：1-10：ABBBAABACA二、（15分）[解]：哈夫曼树图略LH=2.38（位）R=1.26%L扩=2.6(位)R=9.6%三、（15分）spanstyle=;z-index:1;left:0px;margin-left:95.3333px;margin-top:18.8000px;width:208.0000px;height:42.0000px;[解]：四、（15分）[解]：TP=50/153△t,E=(50×6△t)/(4×153△t)=49%Sp=(50×6△t)/153△t=1.96五、（15分）【解】：（1）禁止表F={1,3,6}，冲突向量C=(100101)，状态图如下：spanstyle=;z-index:1;left:0px;margin-left:119.0000px;margin-top:0.1333px;width:274.0000px;height:157.0000px;（2）最优调度方案为（2，2，5）；TPmax=1/3△t。六、（10分）[解]：（1）图略。（2）不会发生阻塞。