《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》及參考答案.doc

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1、《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題一 一、單項(xiàng)選擇題 1．頁式虛擬存儲器的地址變換對于 D 是透明的. A. 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者 B. 任何程序員 C. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者 D. 應(yīng)用程序員 2．以下各類中斷中，屬于自愿中斷的是 C . A. 外部中斷 B. I/O中斷 C. 執(zhí)行“訪管”指令 D. 機(jī)器校驗(yàn)中斷 3. 高速外部設(shè)備磁盤機(jī)適合連接于 C . A.選擇通道或字節(jié)多路通道 B.數(shù)組多路通道或字節(jié)多路通道C.數(shù)組多路通道或選擇通道 D.任意一種通道 4. 頁式虛擬存儲器頁表

2、的作用是 A . A. 反映虛頁在主存的存儲情況 B. 僅反映虛頁是否調(diào)入主存C. 反映主存實(shí)頁與Cache的對應(yīng)關(guān)系D. 反映虛頁在輔存的存儲情況 5．軟件和硬件的功能在邏輯上是 C 的. A.固件優(yōu)于軟件 B.不等價 C.等價 D.軟件優(yōu)于固件 6. 計(jì)算機(jī)中最優(yōu)化的操作碼編碼方法是 D . A.BCD碼 B.ASCII碼C.擴(kuò)展操作碼 D.哈夫曼編碼 7. 從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行程序的角度看，并行性等級由低到高分為四級 A .

3、 A．指令內(nèi)部——指令之間——進(jìn)程之間——程序之間B．指令之間——指令內(nèi)部——進(jìn)程之間——程序之間 C．進(jìn)程之間——指令之間——指令內(nèi)部——程序之間D．程序之間——進(jìn)程之間——指令之間——指令內(nèi)部 8. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)中，操作系統(tǒng)機(jī)器級的直接上層是 D . A．傳統(tǒng)機(jī)器級 B．高級語言機(jī)器C．應(yīng)用語言機(jī)器級 D．匯編語言機(jī)器級 9. 全相聯(lián)地址映像是指 A . A.任何虛頁都可裝入主存中任何實(shí)頁的位置 B.一個虛頁只裝進(jìn)固定的主存實(shí)頁位置 C.組之間是固定的，而組內(nèi)任何虛頁可以裝入任何

4、實(shí)頁位置 D.組間可任意裝入，組內(nèi)是固定裝入 10．對于同一系列機(jī)，必須保證軟件能夠 C . A．向前兼容，并向上兼容 B．向前兼容，并向下兼容C．向后兼容，力爭向上兼容 D．向后兼容，力爭向下兼容 11．設(shè)有16個處理單元的并行處理機(jī)系統(tǒng), 采用共享主存的方式. 若同時存取16個數(shù)據(jù), 為避免存儲器訪問沖突, 共享主存的多體數(shù)量應(yīng)該為 C 才合理. A. 15 B. 16 C. 17 D. 19 12. 軟件兼容的根本特征是 C . A. 向前兼容 B. 向后兼容

5、C. 向上兼容 D. 向下兼容 13. 在下列機(jī)器中，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件兼容的機(jī)器是 B . A. 完全不同種類的機(jī)型 B. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的機(jī)器 C. 宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī) D. 虛擬機(jī) 14．輸入輸出系統(tǒng)硬件的功能對 C 是透明的。 A.操作系統(tǒng)程序員 B.所有類別的程序員C.應(yīng)用程序員 D.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師 15. 在下列各項(xiàng)選擇中，對于機(jī)器(匯編)語言程序員透明的是 D . A. 通用寄存器 B.條件碼 C. 中斷字 D.主存儲器地址寄存器 一、單項(xiàng)選擇題 1．在流水機(jī)器中，

6、全局性相關(guān)是指 B . A. 指令相關(guān) B.由條件轉(zhuǎn)移指令引起的相關(guān)C “先讀后寫”相關(guān) D.“先寫后讀”相關(guān) 2．以下不屬于多處理機(jī)操作系統(tǒng)類型的是 A . A．Windows 操作系統(tǒng) B．主從型操作系C．浮動型操作系統(tǒng) D．各自獨(dú)立型操作系統(tǒng) 3. 下列不是數(shù)據(jù)流計(jì)算特點(diǎn)的是 D . A.設(shè)置狀態(tài) B.沒有指令計(jì)數(shù)器 C.沒有變量的概念 D.操作結(jié)果不產(chǎn)生副作用 4．若輸入流水線的指令既無局部性相關(guān)，也不存在全局性相關(guān)，則 B . A.可獲得高的吞

7、吐率和效率 B.出現(xiàn)瓶頸 C.流水線的效率和吞吐率惡化 D.可靠性提高 5. 消除“一次重疊”中的“指令相關(guān)”最好方法是 B . A.不準(zhǔn)修改指令 B.設(shè)置相關(guān)專用通路C.推后分析下條指令 D.推后執(zhí)行下條指令 6．流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括 A . A.數(shù)據(jù)寬度 B.吞吐率C.加速比 D.效率 7. 按照弗林對處理機(jī)并行性定義的分類原則，陣列機(jī)ILLIAC IV屬于 B . A.SISD B.SIMD C.MISD D.MIMD 8．設(shè)8個處理器編號分別為0，1，2，…，7用Cube

8、0互聯(lián)函數(shù)時，第7號處理機(jī)可以與第 D 號處理機(jī)相聯(lián). A.0 B.2 C.4 D.6 9．多端口存儲器適合于連接 B . A．松耦合多處理機(jī) B．緊耦合多處理機(jī)C．機(jī)數(shù)很多的多處理機(jī) D．機(jī)數(shù)可變的多處理機(jī) 10. 以下不屬于堆棧型替換算法的是 A . A．先進(jìn)先出法 B．近期最久未用過法 C．近期最少使用法 D．頁面失效頻率法 11．解決主存空間數(shù)相關(guān)的辦法是 C . A. 基址值一次相關(guān)直接通路法 B. 基址值二次相關(guān)直接通路法 C. 通用寄存

9、器組相關(guān)專用通路相關(guān)法 D. 推后讀法 12. 一般來說, 以下替換算法中, 效果最優(yōu)的替換算法是 C . A. LRU替換算法 B. FIFO替換算法 C. OPT替換算法 D. RAND替換算法 13. 低速外部設(shè)備適合連接于 B . A.選擇通道 B.字節(jié)多路通道C.數(shù)組多路通道 D.任意一種通道 14. 通道流量是在某個時期里單位時間內(nèi)傳送的字節(jié)數(shù), 這個時期是 C . A. 通道開始選擇設(shè)備期 B. 通道數(shù)據(jù)傳送結(jié)束期B. 通道數(shù)據(jù)傳送期D. CPU執(zhí)行訪管指令進(jìn)入管態(tài), 運(yùn)行

10、I/O管理程序的期間 15. ILLIAC IV屬于 B . A.多處理機(jī) B.陣列處理機(jī)C.流水線處理機(jī) D.指令重疊處理機(jī) 16．推后讀解決數(shù)據(jù)相關(guān)的最適于 C . A. 基址值一次相關(guān) B. 基址值二次相關(guān) C. 通用寄存器組相關(guān) D. 主存空間數(shù)相關(guān) 17. 一般來說, 以下替換算法中, 效果最差的替換算法是 D . A. LRU替換算法 B. FIFO替換算法 C. OPT替換算法 D. RAND替換算法 18. 實(shí)現(xiàn)緊耦合多處理機(jī)機(jī)

11、間通信的是 C . A. 共享總線 B.消息傳送系統(tǒng) C. 共享主存 D. 共享I/O通道 19．解決數(shù)據(jù)相關(guān)的推后讀方法最適合于 C . A. 基址值一次相關(guān) B. 基址值二次相關(guān) C. 通用寄存器組相關(guān) D. 主存空間數(shù)相關(guān) 20. 以下頁式管理替換算法中,不屬于堆棧型替換算法的是 D . A.近期最少使用法 B. 近期最久未用法 C.隨機(jī)替換算法 D. 優(yōu)化替換算法 21. 一般來說, 在以下替換算法中, 最好的替換

12、算法的是 C . A. LRU替換算法 B. FIFO替換算法 C. OPT替換算法 D. RAND替換算法 二、填空題 1．并行性指并發(fā)性和 兩重含義. 2．通道程序是由管理程序根據(jù) 生成的. 3. 通道程序由_______________指令構(gòu)成. 4. 機(jī)器硬件能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型叫做 . 5. 程序局部性指程序在空間上的局部性和在 上的局部性. 6. 自定義數(shù)據(jù)表示包括帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和__ __

13、__數(shù)據(jù)表示兩類. 7．流水線按處理級別可分為__________級、指令級和處理機(jī)級三種. 8．?dāng)?shù)據(jù)寬度是I/O設(shè)備取得_________后所傳數(shù)據(jù)的總量. 9. 主存空間數(shù)據(jù)相關(guān)是指______之間出現(xiàn)對主存同一單元要求______的關(guān)聯(lián). 10. 陣列處理機(jī)主要通過______ 重復(fù)實(shí)現(xiàn)空間上的并行. 11. 開發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)、__________和資源共享這三種方法. 12. 自定義數(shù)據(jù)的表示形式有兩種，它們是__________和數(shù)據(jù)描述符. 13．就其本質(zhì)而言，并行性包含著________ 和________ 的二重含義。.

14、 14. 程序局部性包括 上的局部性和在 上的局部性. 15. 程序局部性是指程序在 上的局部性和在 上的局部性. 16. 計(jì)算機(jī)仿真用微程序解釋，計(jì)算機(jī)模擬用_________解釋. 17. 流水線按處理級別可分為操作部件級、指令級和 級三種. 18. 局部相關(guān)是由于機(jī)器要同時解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對同一 或寄存器要求“先寫后讀”. 19. 計(jì)算機(jī)仿真用 解釋，計(jì)算機(jī)模擬用_________解釋. 20. 程序

15、局部性是指程序在空間上的局部性和在 上的局部性. 21. 在存儲體系中，Cache存儲器對應(yīng)用程序員是___________的，對系統(tǒng)程序員是___________的(本題要選擇“透明”或“不透明”) 22. 實(shí)現(xiàn)程序移植的主要途徑有統(tǒng)一高級語言、 、模擬與仿真. 23. 開發(fā)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的并行性，一般采用資源重復(fù)、時間重疊和 這三種方法. 1．同時性 2．廣義指令中提供的參數(shù) 3．廣義 4．?dāng)?shù)據(jù)表示 5．時間 6．?dāng)?shù)據(jù)描述符 7．部件 8．I/O總線 9．相鄰兩條指令 先寫

16、后讀 10．PE 11．時間重疊 12．標(biāo)識符數(shù)據(jù)表示 13．并發(fā)性 同時性 14．空間 時間 15．空間 時間 16．機(jī)器語言程序 17．系統(tǒng) 18．主存單元 19．微程序 機(jī)器語言程序 20．時間 21．透明 不透明 22．采用系列機(jī) 23資源共享 二、填空題 1. RISC的漢語含義是 . 2. Cache的作用是為了提高CPU執(zhí)行程序的 . 3. 在ILLIAC Ⅳ中,任意2個處理單元的最短通信路徑不會超過

17、 . 4. 中斷級屏蔽位的作用是 . 5.在指令執(zhí)行時才進(jìn)行虛擬地址到主存物理地址變化的技術(shù)叫做 . 6．管理程序可以根據(jù)“訪管指令”生成 程序. 7. 通道指令可以構(gòu)成_______________程序. 8. Cache的作用是為了縮小CPU與 的速度差異. 9. 在ILLIAC Ⅳ中,共包含 個處理單元. 10. 中斷優(yōu)先權(quán)可以通過 的方法改變. 11.程序裝入帶內(nèi)存就進(jìn)

18、行虛擬地址到主存物理地址變化的技術(shù)叫做 . 12．松密耦合多處理機(jī)是通過 來實(shí)現(xiàn)處理機(jī)之間通信的. 13. 數(shù)據(jù)表示是指 能夠直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型. 14. 并行處理機(jī)是靠資源 提高運(yùn)算速度的. 15. 在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)是指由 所引起的相關(guān). 16. 對于采取堆棧型替換算法的頁式管理虛擬存儲器, 就某一道程序而言, 其命中率是隨著程序所獲得的頁面數(shù)的增加而 . 17．陣列處理機(jī)是通過

19、 來實(shí)現(xiàn)處理機(jī)之間通信的. 18．具有同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)叫做 . 19．指令的解釋可以分為順序解釋、 、流水解釋三種. 20．主存空間數(shù)相關(guān)是指___ ___之間出現(xiàn)對主存同一單元要求____ __的關(guān)聯(lián). 21. I/O設(shè)備取得系統(tǒng)總線后，所傳送的數(shù)據(jù)總量，稱為_______ _. 22. 機(jī)器硬件能夠直接識別和引用的 叫做數(shù)據(jù)表示. 23. 數(shù)據(jù)流機(jī)是基于______ 的計(jì)算機(jī)模型. 1．精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 2．和內(nèi)存速度差異

20、 3．-1 4．改變中斷處理次序 5．動態(tài)重定 6．通道 7．通道 8．內(nèi)存 9．64 10．設(shè)置中斷端屏蔽位 11．靜態(tài)重定位 12．共享主存或高速通信網(wǎng)絡(luò)通信 13．由機(jī)器硬件直接 14．重復(fù) 15．轉(zhuǎn)移指令和后續(xù)指令 16．提高 17．處理單 18．系列機(jī) 19．重疊解釋 20．相鄰兩條指令 先讀后寫 21．?dāng)?shù)據(jù)寬度 22．?dāng)?shù)據(jù)類型 23．?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動 三、簡答題 1. 對于多處理機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)用什么運(yùn)算規(guī)律可以降低減少運(yùn)算的級數(shù)（降低樹高），這樣做的目的是什么？ 2. 指令格式優(yōu)化的主要目標(biāo)是什么? 3. 指

21、令格式優(yōu)化主要包括哪兩個方面? 4.簡要說明數(shù)據(jù)描述符的作用. 5. 為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器之間的軟件移植，通常采用哪兩種途徑?并簡述其過程. 6. 何謂數(shù)據(jù)驅(qū)動,該類計(jì)算機(jī)叫什么機(jī)器,它們與傳統(tǒng)機(jī)器相比有什么好處? 7. 解決計(jì)算機(jī)軟件移植的途徑有哪幾種途徑? 1．答：利用交換律，結(jié)合律和分配律可以降低樹高，這樣做的好處是提高運(yùn)行速度，降低多處理機(jī)運(yùn)算的級數(shù)。 2．答：盡量可以用最短的位數(shù)來表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字長最短。 3．答：指令操作碼的優(yōu)化和指令字格式的優(yōu)化 4．答：數(shù)據(jù)描述符和數(shù)據(jù)是分開存放的，可描述所要訪問的數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，可以減少存儲

22、空間。 5．答：模擬和仿真：在一種機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)另一種機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，用機(jī)器語言程序解釋實(shí)現(xiàn)軟件移植的方法是模擬，用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)的方法叫做仿真。 統(tǒng)一高級語言：設(shè)計(jì)出一種完全通用的高級語言，為所有程序員所用。 6．答：只要一條或一組指令所要求的操作數(shù)全部準(zhǔn)備就緒，就可立即激發(fā)相應(yīng)的指令或指令組執(zhí)行，這類機(jī)器叫做非諾依曼型計(jì)算機(jī)，和傳統(tǒng)機(jī)器的好處是只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計(jì)算并行性的開發(fā)。 7．答：采用系列機(jī)、模擬和仿真、統(tǒng)一高級語言 三、簡答題 1. 在靜態(tài)再定位方式下,主存物理地址是什么時候形成的,這樣做有什么不足? 2.

23、簡述模擬和仿真的作用和區(qū)別. 3. 數(shù)據(jù)流機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的最主要區(qū)別在哪里，該類機(jī)器的并行性如何體現(xiàn)? 4. 按照弗林（Flynn）分類，陣列處理機(jī)屬于哪一種，為什么？ 5.軟件兼容有哪幾種，哪一種兼容是必需的，為什么？ 6. 在動態(tài)再定位方式下,主存物理地址是什么時候形成的,這樣做有什么好處? 7. 自愿中斷是什么引起的? 舉例說明自愿中斷的情況. 8. 根據(jù)你所掌握的知識，哪一種替換算法命中率最高，為什么？ 9. 全局性相關(guān)是如何產(chǎn)生的，給出至少三種處理全局性相關(guān)的方法. 10. 自愿中斷是什么引起的? 舉例說明自愿中斷的情況. 11. 說明中斷級屏蔽字的作用，按照計(jì)算機(jī)

24、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，它的實(shí)質(zhì)是什么？ 12. 按照弗林分類方法， ILLIAC Ⅳ屬于哪類計(jì)算機(jī)，它靠什么獲得高速度？ 13. 軟件兼容通常有哪幾種,其中哪一種最為重要? 1．答：主存物理地址是在在目的程序裝入主存時，有裝入程序用軟件方法把目的程序的邏輯地址變換成物理地址，程序執(zhí)行時物理地址不再改變，這樣做的不足是作業(yè)一旦被裝入內(nèi)存，就不允許再移動。在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，也不可能事先決定把一個程序固定在內(nèi)存的指定地方。 2．答：模擬的作用是使虛擬機(jī)的應(yīng)用軟件可以在宿主機(jī)上運(yùn)行，仿真的作用是用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)。仿真是用微程序解釋，其解釋程序存在于控制存儲器，模擬使用機(jī)器語言程

25、序解釋，其解釋程序存在于主存中。 3．答：區(qū)別在于數(shù)據(jù)流機(jī)采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)則采用控制驅(qū)動的控制方式，體現(xiàn)在只要數(shù)據(jù)不相關(guān)和資源可利用，就可以并行，因而最有利于計(jì)算并行性的開發(fā)。 4．答：陣列處理機(jī)屬于多單指令流多數(shù)據(jù)流。陣列處理機(jī)是用簡單規(guī)整的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來確定處理單元的鏈接，采用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將各個處理單元高速靈活聯(lián)系在一起。盡可能多的pe可以無沖突的訪問主存模塊。 5．答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機(jī)器編制的軟件，不加修改就可運(yùn)行于比他高（低）檔的機(jī)器上。同歸系列內(nèi)的軟件一般應(yīng)做到向上兼容。 同時也會有向前兼容和向后兼容，讓現(xiàn)在編制

26、的程序以后都能用，向后兼容是必須的，即按某個時期投入市場的該型號的機(jī)器上編制的軟件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機(jī)器上。 6．答：在執(zhí)行每條指令時才形成主存物理地址，這樣做的好處是靈活，允許將程序分配在內(nèi)存的任何地方，且允許程序在內(nèi)存中移動。 7．答：當(dāng)目態(tài)程序執(zhí)行到要求輸入/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。 8．答：優(yōu)化替換算法命中率最高，因?yàn)榭筛鶕?jù)未來實(shí)際使用情況將未來的近期不用的頁面替換出去，預(yù)估未來的頁面是用狀況。 9．答：全局相關(guān)已進(jìn)入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)指令之間的相關(guān)，使之不能同時解釋。 猜測法、加快和提前形成條件碼、采用延遲轉(zhuǎn)移、加快短循環(huán)程序的處理

27、10．答：當(dāng)目態(tài)程序執(zhí)行到要求輸入/輸出的訪管指令后，就會產(chǎn)生自愿中斷。 11．答：程序狀態(tài)字中包含有中斷級屏蔽位字段，只要操作系統(tǒng)對每一類中斷處理程序的現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位字段，就可以實(shí)現(xiàn)所希望的中斷處理次序。操作系統(tǒng)可以用軟的方法改變中斷處理程序中的中斷屏蔽位，即中斷處理采用軟的方法提高靈活性。 12．答：是SIMD類型的計(jì)算機(jī)，采用閉合螺線陣列，任何兩個處理單元之間的短距離不超過-1 13．答：從速度和性能上有向上兼容和向下兼容，向上（下）兼容是只按某檔機(jī)器編制的軟件，不加修改就可運(yùn)行于比他高（低）檔的機(jī)器上。同歸系列內(nèi)的軟件一般應(yīng)做到向上兼容。 同時也會有向前兼容和向

28、后兼容，讓現(xiàn)在編制的程序以后都能用，向后兼容是必須的，即按某個時期投入市場的該型號的機(jī)器上編制的軟件，不加修改就可以應(yīng)用于他之后投入市場的機(jī)器上。 四、方法題 1.設(shè)16個處理單元編號分別為0,1,2,…,15, 采用單級互連網(wǎng)絡(luò)互連. 當(dāng)互連函數(shù)分別為 (1) Cube2 (2) Shuffle (3) PM2+1 時, 第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計(jì)算過程和結(jié)果. 因?yàn)镹=16，所以n=log216=4； Cube0(10)=Cube0(1010)=1011=11號 Shuffle(Shuffle(1010))=Shuffle(010

29、1)=1010=10號 PM2+2(10)=(10+2*2)mod16=14號 所以第十號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連。 2.設(shè)16個處理單元編號分別為0,1,2,…,15, 采用單級互連網(wǎng)絡(luò)互連. 當(dāng)互連函數(shù)分別為 (1)Cube2 (2)Shuffle (3)PM2-2 時, 第8號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計(jì)算過程和結(jié)果. Cube2(8)=Cube2(1000)=1100=12號 Shuffle(8)=Shuffle(1000)=0001=1號 PM2-2(8)=(8-2*2)mod16=4號 所以8號處理單元和12

30、號，1號，4號處理單元相連。 四、方法題 1. 已知某機(jī)器包含12條指令，使用頻度分別為：0.15, 0.13, 0.12, 0.16, 0.05, 0.06, 0.06, 0.05, 0.03, 0.07, 0.4, 0.8. 給出只有兩種碼長的擴(kuò)展操作碼形式，并分別求出用等長碼和你所設(shè)計(jì)的編碼的操作碼平均長度。 2. 設(shè)16個處理單元編號分別為0,1,2,…,15, 采用單級互連網(wǎng)絡(luò)互連. 當(dāng)互連函數(shù)分別為 (4) Cube2 (5) Shuffle (6) PM2+1 時, 第13號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計(jì)算過程和結(jié)果. 3. 設(shè)16個處理

31、單元編號分別為0,1,2,…,15, 采用單級互連網(wǎng)絡(luò)互連. 當(dāng)互連函數(shù)分別為 (7) Cube0 (8) Shuffle （Shuffle） (9) PM2+2 時, 第10號處理單元分別與哪一個處理單元相連？要求分別寫出函數(shù)的計(jì)算過程和結(jié)果. 1．注意：該題有點(diǎn)問題，0.8和0.4應(yīng)該換成0.08和0.04. 只有兩種碼長的擴(kuò)展操作碼形成，根據(jù)頻度可分成兩組：即 0.16 0.15 0.13 0.12 和0.08 0.07 0.06 0.06 0.05 0.05 0.04 0.03 編碼如下 0.16 000 0.15 001

32、 0.13 010 0.12 011 0.08 1000 0.07 1001 0.06 1010 0.06 1011 0.05 1100 0.05 1101 0.04 1110 0.03 1111 所以pi*li=3*（0.16+0.15+0.13+0.12）+4*（0.08+0.07+0.06+0.06+0.05+0

33、.05+0.04+0.03） =3*0.56+4*0.44 =3.44 等長碼的平均長度是「log2N ]= 「log212]=4位 2． 因?yàn)镹=16，所以n=log216=4； Cube2（13）=Cube（1101）=1001=9號 Shuffle（13）=shuffle（1101）=1011=11號 PM2+1(13)=(13+2*1)mod 16=15號 所以 第13號處理單元分別與9號，11號，15號處理單元相連。 3． 因?yàn)镹=16，所以n=log216=4； Cube0（10）=Cube（1011）=1

34、011=11號 Shuffle（shuffle（10））=shuffle（0101）=1010=10號 PM2+2(10)=(10+2*2)mod 16=14號 所以 第13號處理單元分別與11號，10號，14號處理單元相連 五、綜合題 1.某一線性流水線有4個子部件構(gòu)成加法器, 每個部件延時均為△t. 現(xiàn)有向量A=(a0, a1, …, a6), B=(b0, b1, …, b6), 欲求出其向量的加法, 即 ci =ai+bi, i=0,1,……6. (1) 試畫出此流水線完成上述計(jì)算的時–空圖, 并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況;(2) 求出流水線的實(shí)際吞吐率

35、和效率. 吞吐率=7/(10△t) 效率=7/10 2.某一線性靜態(tài)多功能流水線有5個子部件, 即每個部件延時均為△t，其中1、2、3、5組成加法器，1、4、5組成乘法器；流水線輸出可直接返回輸入或存于鎖存器中. 現(xiàn)有向量A=(a0, a1, …, a4), B=(b0, b1, …, b4), 欲求出其向量C=∑ai*bi, i=0,1,……4. (1) 試畫出此流水線完成該計(jì)算的時–空圖, 并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況; (2) 求出流水線的實(shí)際吞吐率和效率. 由于1，2，3，5組成加法器；1，4，5組成乘法器。 六、綜合題 1.有

36、一個主存–輔存存儲層次. 主存共有4個頁面, 輔存共有8個頁面, 每頁由1024個字構(gòu)成. 采用全相聯(lián)映像方式, 替換算法為近期最少使用法(LRU). (1) 畫出主存實(shí)地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)； (2) 指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因； (3) 對于如下虛頁地址流：1，2，1，3，7，3，5，4，6，3，5，3，試畫出隨時間變化的主存中各實(shí)頁的使用情況（假定開始時主存各頁為空） (4) 求出命中率. 2. CRAY-1向量流水處理機(jī)的流水部件延時分別為：相加或訪存6拍，相乘7拍，存入寄存器、啟動訪存或啟動流水線功能部件各需要1拍. 現(xiàn)有下列3條

37、指令組成的指令串，每個向量長度均為64. 除V2外, 其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中. ① V2←存儲器 ② V1←V2+V0 ③ V4←V1*V3 (1) 判斷這3條指令間的并行、鏈接或串行關(guān)系，并說明理由. (2) 計(jì)算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）. 3. CRAY-1向量流水處理機(jī)的流水部件延時分別為：相加或訪存6拍，相乘7拍，存入寄存器、啟動訪存或啟動流水線功能部件各需要1拍. 現(xiàn)有下列3條指令組成的指令串，每個向量長度均為64. 除V2外, 其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中. ① V2←存儲器 ② V1←V0+V3 ③ V4←V1*V2 (1

38、) 判斷這3條指令間的并行、鏈接或串行關(guān)系，并說明理由. (3) 計(jì)算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）. 4. CRAY-1向量流水處理機(jī)的流水部件延時分別為：相加或訪存6拍，相乘7拍，存入寄存器、啟動訪存或啟動流水線功能部件各需要1拍. 現(xiàn)有下列4條指令組成的指令串，每個向量長度均為64. 除V2外, 其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中. ① V2←存儲器 ② V1←V3+V0 ③ V4←V1*V2 ④ V5←V6+V2 (1) 說明這4條指令間的并行、鏈接或串行關(guān)系. (4) 計(jì)算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）. 5. 設(shè)有4級中斷，中斷級屏蔽位為“1”時對應(yīng)于“

39、開放”；為“0”時對應(yīng)于“屏蔽”。中斷響應(yīng)次序?yàn)?→2→3→4, 實(shí)際中斷處理完順序?yàn)?→3→4→2,回答下列各問: (1)填寫如下表所示中斷級屏蔽位． (2)若在執(zhí)行用戶持續(xù)時，同時出現(xiàn)了第3、4級中斷請求，在處理第3級請求未完成時又產(chǎn)生了第1、2級中斷請求，試畫出中斷處理過程的示意圖． 中斷處理程序級別 中　　斷　　級　　屏　　蔽　　位 １級 ２級 ３級 ４級 第１級 第2級 第3級 第4級 輔存 六、綜合題 0 1 2 3 4 5 6 7 主存 1． 13位

40、 虛頁號 頁內(nèi)位移 0 1 2 3 * * * 10位 3位 輔存 12位 實(shí)頁號 頁內(nèi)位移 * * 10位 2位 主存 （2）．主存有4個頁面，實(shí)頁號占2位，每頁有1024個字，每頁有10位，輔存有8頁，虛頁碼為3，頁表的行數(shù)為8行。每行的最少位為2+1+10=13，其中實(shí)頁號占2位，裝入位占1位1，頁內(nèi)偏移占10位。 （3）． 時間t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 地址流 1 2 1 3 7 3 5

41、 4 6 3 5 3 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 3 3 3 7 7 7 7 6 6 6 6 中 中 中 中 中 所以 命中率=5/12 2. (1)和(2)鏈接，與（3）鏈接 1+6+1+1+6+1+63+1+7

42、+1=88拍 3. (1)和(2)并行，與（3）鏈接 1+6+1+63+1+7+1=80拍 4．(1)和(2)并行，與（3）鏈接再與（4）串行 1+6+1+1+7+1+63+1+6+1+63=151拍 5 .因?yàn)榈奶幚眄樞蚴?—3—4—2 中斷處理程序級別 中斷級屏蔽位 1級 2級 3級 4級 第1級 0 0 0 0 第2級 1 0 1 1 第3級 1 0 0 0 第4級 1 0 1 0 中斷請求 用戶程序 中斷處理程序

43、 1 2 3 4 ③④ ①② 五、綜合題 1. 有一個主存–輔存存儲層次. 主存共有4個頁面, 輔存共有8個頁面, 每頁由1024個字構(gòu)成. 采用全相聯(lián)映像方式, 替換算法為近期最少使用法(LRU). (5) 畫出主存實(shí)地址、輔存虛地址的對應(yīng)關(guān)系，并標(biāo)明具體位數(shù)； (6) 指出頁表的行數(shù)和每行的最少需要多少位，并說明原因； (7) 對于如下虛頁地址流：1，2，1，2，7，3，5，4，6，4，5，6，試畫出隨時間變化的主存中各實(shí)頁的使用情況（

44、假定開始時主存各頁為空） (8) 求出命中率. 2. 某一線性流水線有5個子部件構(gòu)成加法器, 每個部件延時均為△t，. 現(xiàn)有向量A=(a0, a1, …, a6), B=(b0, b1, …, b6), 欲求出其向量的加法, 即 ci =ai*bi, i=0,1,……6. (1) 試畫出此流水線完成上述計(jì)算的時–空圖, 并標(biāo)明流水線輸入和輸出數(shù)據(jù)的變化情況; (2) 求出流水線的實(shí)際吞吐率和效率. 3. 某機(jī)器要求：二地址指令5條，零地址指令64條. 設(shè)指令字長為9位, 每個地址碼長為3位, 要求采用擴(kuò)展操作碼編碼方法, 試確定在此情況下單地址指令最多可以有多少條? 并說明理由或?qū)懗?/p>

45、編碼形式. 五、綜合題 1． （1） 輔存 0 1 2 3 4 5 6 7 主存 虛頁號 頁內(nèi)位移 * * * 10位 3位 0 1 2 3 13位 輔存 實(shí)頁號 頁內(nèi)位移 * * 10位 2位 12位 主存 （2）． 主存有4個頁面，實(shí)頁號占2位，每頁有1024個字，每頁有10位，輔存有8頁，虛頁碼為3，頁表的行數(shù)為8行。每行的最少位為2+1+10=13，其中實(shí)頁號占2位

46、，裝入位占1位1，頁內(nèi)偏移占10位。 （3）． 時間t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 地址流 1 2 1 2 7 3 5 4 6 4 5 6 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 7 7 7 7 6 6 6 6 3 3 3 3 3 3 3

47、 中 中 中 中 中 （4）命中率=5/12 2. 實(shí)際吞吐率=7/(5△t+6△t)=7/11△t 效率=（5*7△t）/5*11△t=7/11 3. 二地址指令 操作碼 地址碼 5條 地址碼 3位 3位 3位 000 * * * * * * 001 * * * * * * 010 * * *

48、 * * * 011 * * * * * * 100 * * * * * * 101 * * * * * * 零地址是2*2*2*2*2*2=26=64條 這樣 對于單地址指令可有110和111 這兩個碼作為擴(kuò)展標(biāo)志，因此每個擴(kuò)展標(biāo)志又可以擴(kuò)展出3位 ，則一共有單地址指令2*2*2*2=16條 六、綜合題 1..設(shè)有4級中斷，中斷級屏蔽位為“1”時對應(yīng)于“開放”；為“0”時對應(yīng)于“屏蔽”。中斷響應(yīng)次序?yàn)?→2→3

49、→4, 實(shí)際中斷處理完順序?yàn)?→4→3→2,回答下列各問: (1) 填寫如下表所示中斷級屏蔽位． (2) 若在執(zhí)行用戶持續(xù)時，同時出現(xiàn)了第3、4級中斷請求，在處理第3級請求未完成時又產(chǎn)生了第1、2級中斷請求，試畫出中斷處理過程的示意圖． 中斷處理程序級別 中　　斷　　級　　屏　　蔽　　位 １級 ２級 ３級 ４級 第１級 第2級 第3級 第4級 2. CRAY-1向量流水處理機(jī)的流水部件延時分別為：相加或訪存6拍，相乘7拍，存入寄存器、啟動訪存或啟動流水線功能部件各需要1拍. 現(xiàn)有下列4條指令組成的指令

50、串，每個向量長度均為64. 除V2外, 其它源向量均已存放在相應(yīng)寄存器組中. ① V2←存儲器 ② V1←V3+V0 ③ V4←V1*V2 ④ V5←V6*V7 (1) 說明這4條指令間的并行、鏈接或串行關(guān)系. (5) 計(jì)算完成全部指令所需要的時間（拍數(shù)）. 3.某機(jī)器要求：二地址指令6條，零地址指令64條. 設(shè)指令字長為9位, 每個地址碼長為3位, 要求采用擴(kuò)展操作碼編碼方法, 試確定在此情況下單地址指令最多可以有多少條? 并說明理由或?qū)懗鼍幋a形式. 1．中斷處理順序是1—4—3—2 中斷處理程序級別 中斷級屏蔽位 1級 2級 3級 4級 第1級 0

51、 0 0 0 第2級 1 0 1 1 第3級 1 0 0 1 第4級 1 0 0 0 中斷請求 用戶程序 中斷處理程序 1 2 3 4 ③④ ②① 2．因?yàn)棰賄2 存儲器 ②V1 V3+V0 ③V4 V1V2 ④V5 V6+V7 所以（1）、（2）、（4）可并行，再和（3）鏈接 1+7+1+63+1+1+1=81拍 3．地址指令6條，零地址指令

52、64條，26=64 操作碼 地址碼 地址碼 3位 3位 3位 三地址指令為6條，即： 000 * * * * * * 001 * * * * * * 010 * * * * * * 011 * * * * * * 100 * * * * * * 101 * * * * * * 即滿足三地址指令為6條 110 * * *　　　　 * * * 可以滿足零地址指令為64條 對于單地址指令的6位操作碼中前三位只能為111，后三位可以隨意，可以有2*2*2=8種情況，也就是最多可以有單指令地址8條。 11 / 11