中国海洋大学考研期末2007学年《计算机系统结构》参考答案及评分标准(A卷)

《计算机系统结构》参考答案及评分标准（A卷）一、1)该机器在无Cache缺失（理想情况）时的CPI为：idealCPI143%221%212%224%1.57（3分）2)由于是RISC处理机，所以只有LOAD和STORE指令才可能有数据缺失。因此，该机器在有Cache缺失时的CPI为：realidealCPICPI205%2010%(21%12%)3.23（4分）加速比为：idealidealprealrealICCPICPI3.23S2.06ICCPICPI1.57（3分）二、1)中断优先级为：D1＞D2＞D3＞D4（1分）中断屏蔽码如下（“0”表示该中断源被屏蔽，“1”表示该中断源开放）：D1D2D3D4D10111D20010D30000D40110（3分）2)中断过程示意图如下图所示：【评分标准】画图正确给4分，画错或少画，酌情扣1～4分。处理机开始响应各中断源的中断服务请求时刻依次为：0μs（D1）、1μs（D2）、6μs（D3）、23μs（D4）（1分）处理机为各中断源完成中断服务的时刻依次为：17μs（D3）、23μs（D2）、34μs（D4）、44μs（D1）（1分）t用户程序中断服务程序D111D2D3D4D1,D2D3,D4三、F=A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8+A9+A10【评分标准】画图正确给4分，画错或少画，酌情扣1～4分。t17Tkt36t49T09n4kkn9TP10.59()T1750nsMFLOPS（2分）1736t17t36TTSk0p（2分）0kT36t9EkT417t17（2分）四、1)禁止向量F={1，3，6}，初始冲突向量为：（100101）状态转换图如图所示：【评分标准】画图正确给4分，画错或少画，酌情扣1～4分。2)由状态转换图可知，为了避免流水线的冲突，可供选择的调度方案有：（2，5）、（4）、（2，2，5）、（4，5）、（4，4，5）、（5）。所以最小启动循环为（2，2，5），最小平均启动距离为3。（3分）3)按照最小启动循环连续输入20个任务，需65拍才能完成。因此，实际吞吐率为：20TP15.38()6520nsMFLOPS（3分）⑨⑧⑥⑦⑤③④②①S1S2S3S412112233344455567676712345678888999955241001011001111011111011012554五、由题意可知，指令可以分成如下3个编队：①LVV1,Rx；MULTSVV2,F0,V1②LVV2,Ry；ADDVV4,V2,V3；③SVRy,V4；chimeT=3，startT(12712612)49，取loopT=15，因此，总的执行时间为：nloopstartchimennT(TT)nT=643nMVL64（4分）m6nnnf2n400Rlimlim200()nT1064+3n64MFLOPS总的浮点运算次数（2分）1/21/21/22n4001R100n264+3n64解得：1/2n13（2分）假设标量工作方式下建立循环的开销为10，则：vvvn64+3n(1049)n64解得：vn2（2分）六、1)N＝8时的多级混洗交换网络如下：【评分标准】画图正确给5分，画错或少画，酌情扣1～5分。2)若使用该网络实现蝶式置换，最少需要通过两次。（1分）第1次：所有开关均工作于直连状态，实现0→0、2→2、5→5、7→7的连接。（2分）第2次：开关E、F、G、H工作于直连状态，开关A、B、C、D、I、J、K、L工作于交换状态，用以实现1→4、4→1、3→6、6→3的连接，（2分）入端ABCDEFGHIJKL0123456701234567出端七、1))214(352364T0拍（2分）2)①8个PE上并行做乘法和加法，形成部分和结果需)28(4254拍②0→1、2→3、4→5、6→7并行传送数据需1拍（注：0→1表示PE0→PE1，下同）③1、3、5、7上并行做加法需2拍④1→3、5→7并行传送数据需2拍⑤3、7上并行做加法需2拍⑥3→7传送数据需4拍⑦7上做加法，得到最后结果需2拍因此，总共需：28+1+2+2+2+4+2=41(拍)（4分）3)①8个PE上并行做4个乘法和3个加法需)22(3244拍②0→1、2→3并行传送数据需1拍③1、3上并行做加法需2拍④1→3传送数据需1拍⑤3上做加法需2拍⑥此刻，4～7号PE已完成了第5个乘法和第4个加法的计算。3→7、4→5、6→7并行传送数据需1拍⑦5、7上并行做加法需2拍⑧7上做3号PE和自身结果的加法需2拍（在此过程期间，同时完成了5→7的数据传送，只需1拍）⑨7上做5号PE和自身结果的加法，得到最终结果需2拍因此，总共需：22+1+2+1+2+1+2+2+2=35(拍)（4分）八、)KM(2C)K(Rmax)KM(K2C)K(RmaxTi2i2iiiii式中：T表示总执行时间；Ki表示第i台处理机上分配的任务数。1)因为R200M1004050C522，所以应采用集中分配方案，将100个子任务全部分配到一台处理机上执行，总执行时间为：TRM20010020000()拍【评分标准】解答正确给4分，答错或少答酌情扣1～4分。2)因为R60M1006050C122，所以应采用平均分配方案，6台处理机依次各分配17、17、17、17、17、15个子任务，总执行时间为：22222iiiC1TRmax(K)(MK)6017(10051715)5185(22拍）【评分标准】解答正确给4分，答错或少答酌情扣1～4分。3)并行计算时，由于存在通信开销，给系统带来了额外的执行时间。R/C比值是衡量任务粒度的尺度，粗粒度（R/CM/2）情况下，宜采用并行计算，平均分配任务；细粒度（R/CM/2）情况下，宜采用串行计算，集中分配任务。（2分）