武汉大学计算机学院2004级系统结构试卷

由天下分享时间：2025/3/15 12:06:20 加入收藏我要投稿点赞

《计算机系统结构》期末考试试卷（A）一、单项选择题（每小题2分，共20分） 1. 对汇编语言程序员透明的是( )。

A. 指令寄存器 B.中断字寄存器 C.通用寄存器 D. 条件码寄存器 2. RISC不采用的实现技术是（）。

A.重叠寄存器窗口 B.以固件为主 C.优化编译 D.优化延迟转移

3. 对于浮点数，在字长和表数精度一定的条件下，尾数基值越大，表数效率（）。 A.变低 B.变高 C.不变 D.单调下降 4. 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

5. 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

6. 在先行控制技术的实现中，对主存储器操作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

7. 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.RAW B.WAR C.WAW D.任何

8. 在页式虚拟存储器中，页面失效和页面争用有可能同时发生的条件是主存中的页面数（）。（注：下式中的p为主存地址中的实页字段）

A.大于2p页 B.等于2p页 C.小于2p页 D.不等于2p页 9. 在Cache-主存系统中，块冲突概率最高的地址映像方式是（）。 A.全相联映像 B.直接映像 C.组相联映像 D.段相联映像 10. 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.PM2I D.交换二、填空题（每小题2分，共20分）

1．在30MHz的标量处理机上执行一目标程序，设每条指令的平均CPI=1.9。其CPU速率为（）MIPS？

2．8位十六进制IEEE754单精度浮点数BE200000H，表示的十进制数为（）。 3．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。

4．一模型计算机有7条指令，已知H=1.98，哈夫曼编码的平均码长L哈=2.05（位），信息冗余量约为（）%。5．某单体四字（每个字长32位）的存储器的访问周期为40ns，在不考虑任何冲突的情况下，其理想频宽为（）MB/S？ 6．在N=16个处理器的单级互连网络中，当互连函数为PM2-2时，第9号处理器将与（）号处理器相连？

7．某用户的段页式虚拟存储器，虚地址中有2位段号、2位页号，则该用户共有（）个虚页？

8．一标量指令流水线，有“取指”、“译码”、“执行”和“写回”四个功能段，每段延迟分别为0.2、0.2、0.5、0.4(ns),流水线的最大吞吐率为（）MIPS？

9．在某页式虚拟存储器中，用散列变换方法实现对快表的访问。已知虚地址中的用户号为8位、虚页号为12位。快表有32行，每行1024位。那么，散列变换电路的输出位数应为（）位？

10．在CRAY-1型向量处理机上，设从存储器读数需6拍，打入寄存器需1拍，启动功能部件（包括存储器）需1拍。完成一个N=64的向量由存储器传送到某一向量寄存器所需要的总时间是（）拍？

三、（10分）有一字节多路通道连接磁盘，磁带，打印机三个设备，磁盘以20μs的间隔向控制器发DMA请求，磁带以25μs的间隔发DMA请求，打印机以40μs间隔发DMA请求。字节多路通道选择设备的时间为4.5μs，传送一个字节需要的时间为0.5μs。 (设起始时刻三个设备同时发出请求，且速率越快的设备优先级别越高)

（1）试问该通道能否正常工作? （2）画出通道工作时的示意图。四、（10分）设某程序包含5个虚页，其页地址流为4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。（1）为获得最高的命中率，至少应该分配给该程序几个实页？其可能的最高命中率为多少？（2）假设在程序执行过程中每访问一个虚页，平均要对该虚页所在主存实页内的存储单元访问1024次，求访问主存存储单元的命中率。五、（10分）在一个5功能段的流水线处理机上需经9△t才能完成一个任务，各段执行时间均为△t，任务处理过程对各段使用时间的预约表如下所示。 S1 S2 S3 S4 S5 T1 √ T2 √ T3 √ T4 √ √ T5 √ T6 √ T7 √ √ T8 √ T9 √ (1)画出流水线的状态有向图，并由状态图得出流水线的最优调度策略和最大吞吐率。 (2)按最优调度策略输入6个任务，求流水线的实际吞吐率、加速比和效率。六、（10分）在64个处理器的STARAN 网络中，求：（1）网络共有多少级？每级有多少个交换开关？

（2）若将3号处理器连到第31号处理器，求级控信号。并说明各级开关的工作状态。（3）在（2）所求的级控信号下，31号处理器连到几号处理器？七、（10分）分别计算下列两种情况下，在8个处理单元的双向环互连的并行处理机中，计

算点积 S= 所需要的时间：

（1）n=8；（2）n=16；

设相邻处理单元之间传送一次数据需要时间△t，完成一次加法需要时间2△t，完成一次乘法需要时间4△t。八、（10分）某系统有3个部件可以改进其性能，且它们改进后的加速比分别为：30、20和10。

(1)如果部件1和部件2改进前的执行时间占系统的总时间的比例均为30%，那么部件3改进前的比例为多少时，才能使系统的加速比达到10？

(2)如果3个部件改进前的执行时间占系统总执行时间的比例分别为30%、30%和20%，那么改进后系统获得的加速比是多少？

《计算机系统结构》期末考试试卷（B）一、填空题：（每空1分、共10分）

1．按照Flynn分类法，可将计算机系统分为四类。其中SIMD是指计算机，MIMD是指计算机。

2、RISC计算机实现的关键技术有技术、采用流水和技术、在逻辑上采用硬件实现为主和固件实现为辅的技术、采用优化编译技术。

3．在组相联的Cache 地址变换过程中，若E=6位、Q=4位、B=2位、W=7位，则块表的行

数为行，每行有位（二进制）。 4．有指令：

DEC R6 ;(R6)-1→R6 MUL R6，R7 ;(R6)×(R7)→R6

请指出以上两条指令间存在着相关和相关。

5．多级互连网络的三个关键技术是指、和控制方式。二、单选题：（每小题2分、共20分） 1．自定义数据表示包括描述符和（）。

A、标志符数据表示 B、十进制数据表示 C、堆栈数据表示 D、向量数据表示 2．通过对浮点数尾数基值的分析，IEEE754浮点数中尾数基值采用的是（）。Ａ、二进制Ｂ、八进制Ｃ、十进制Ｄ、十六进制

3．在CPU系统设计中，欲对ALU进行加速。经分析，已知ALU原运行时间占40%。并将ALU的速度提高到原来的10倍。则改进前后CPU的加速比是（）。Ａ、1.56 Ｂ、2.0 Ｃ、3.12 Ｄ、4.0。 4．非堆栈型的页面替换算法是（）。

Ａ、FIFO Ｂ、LFU Ｃ、LRU Ｄ、OPT

5．一选择通道处理机上连接有速率分别为500、350、400和450(MB/S)的四台设备，则选择通道的实际吞吐率为（）(MB/S)。

A、500 B、350 C、1700 D、850

6．在页式虚拟存储器中，对于同一页地址流，当主存容量一定时，采用LRU替换算法，随着页面数的增加，主存命中率（）。

Ａ、提高Ｂ、降低Ｃ、不变Ｄ、至少不会下降

7．在集中式总线控制方式中，分配速度最快、灵活性最好的控制方式是（）。Ａ、串行链接Ｂ、计数查寻Ｃ、定时查寻Ｄ、独立请求

8．设一流水线由4个子过程组成，第1、3个子过程序时间为2Δt，第2个子过程序时间为3Δt，第4个子过程的时间为4Δt，则流水线每隔（）流出一结果。Ａ、Δt Ｂ、2Δt Ｃ、3Δt Ｄ、4Δt 9．在超标量超流水线中，每个时钟周期（）发送多条指令。

A、不同时发送 B、同时发送 C、分时发送 D、既同时又分时 10．当N=8时，蝶式函数的表达式为（）。 A）C）

B） D）

三、应用题：（共7题、共70分）

1．将IEEE754单精度浮点数BFC00000H、C0A00000H转换成十进制数。（10分）

2．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）（10分）

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 指令使用频度 0.3 0.3 0.2 0.1 0.05 0.02 0.02 0.01 3．设主存的每个分体的存储周期为2us,每个分体的字长为4B，采用m个分体低位交叉编址。

由于各种原因，主存的实际频宽只能达到理想频宽的0.6倍，现要求主存实际频宽为4MB/S,问主存分体数应该取多少？（10分）

4．某处理机的指令字长为16位，有双地址、单地址和零地址指令三类，每个地址码长为6

位。如果双地址指令有15条，单地址和零地址指令的条数基本相同，那么单地址和零地址指令各有多少条？并为这三类指令分配操作码。（10分）

span style=\z-index:1; left:0px; margin-left:135.6667px; margin-top:29.2000px; width:429.0000px; height:97.0000px; \

5．有一浮点乘法流水线如下图所示。画出在该流水线上实行A×B×C×D运算的时空图，并求其实际吞吐率和效率。（10分）

6．已知有一非线性流水线的原始冲突向量为(10001101)，试画出状态转移图，并求出平均延迟最小的最佳调度方案。（10分）

7．在CRAY-1型向量处机上，V为向量寄存器，长度为64；S为标量寄存器。所用浮点功能部件的执行时间分别为：加法需6拍，乘法需7拍，从存储器读数需6拍，求倒数近似值需14拍，打入寄存器需1拍，启动功能部件（包括存储器）需1拍。问下列各指令组中的哪些指令可以链接？哪些可以并行执行？说明原因并分别计算各指令组全部完成所需的拍数。（10分）

（1） V0←存储器，V1←V2+V3，V4←V5×V6；（2） V3←存储器，V2←V0×V1，V4←V2+V3；

《计算机系统结构》期末考试（A）卷参考答案一、单项选择题（每小题2分，共20分） A、B、B、A、B、B、A、B、B、B 二、填空题（每小题2分，共20分）

span style=\z-index:1; left:0px; margin-left:196.0000px; margin-top:15.5333px;

width:134.0000px; height:126.0000px; \1． 15.79

2． -5/32或-0.15625 3． 1200 4． 3.4 5． 400 三、（10分）（每小题5分）解：（1）

通道的极限流量（2分）

通道的实际流量因为

，所以该通道能正常工作。（1分）

（2分）

（注：极限流量和实际流量都是近似值，如果相差不大则给全分）

（2）通道的工作示意图如下所示

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