TP
40 40 40 6t (40 1)t j 6t 39 3t 123t
E
SP
40 6t 48.8% 4 123t
40 6t 1.95 123t
48 3 35 七、 （10 分） TP 175( MIPS ) (5 3 4 8) 7 5ns 40 5ns [解]：不能与输出的 2、 3、 6、 结点相连。
四、 （10 分） [ 解] ： （1）低速设备应接字节多路通道
f max .byte
1 1 1 n Ts TD 4.9 0.1 250
所以，n≤50 台，即最多可接 50 台 （2）根据题意，此通道为选择通道
f max .select T
1 TS D n

1 .9 0.1 4n
八、 （10 分） [解]：需要 8 次乘法，7 次加法； 共 14△t 计算机系统结构 姓名： 一、名词解释（每题 3 分，共 15 分） 1. Cache 2:1 经验规则 3. 同构型多处理机 5. 堆栈型机器 2. 计算机体系结构 4. 通道处理机 学号：
二、填空（每空 1 分，共 20 分) 1. 设计 I/O 系统的三个标准是 （ ） （ 、 ） 和 （ ） 。 2. 存 储 器 层 次 结 构 设 计 技 术 的 基 本 依 据 是 程 序 的 （ ） 。 3. 相联度越高， （ ）失效就越少； （ ）失效不 受 Cache 容量的影响，但（ ）失效却随着容量的增加而减少。 4. 在 虚 拟 存 储 器 中 ， 一 般 采 用 （ ）地址映象方法和 （ ）更新策略。 5. 计算机系统中提高并行性的技术途径有 （ ） 、 （ ） 和（ ）三种。在高性能单处理机的发展中，起主导作用的是 （ ） 。 6. 在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行的顺序 保持一致，则只可能出现（ ）相关,否则就有可能出现（ ） 、 （ ）和（ ）相关。 7. 对向量的处理有 （ ） 方式、 （ ） 方式、 （ ） 方式。 三、简答题（每题 6 分，共 24 分） 1. 任写出三种 Cache 的优化技术，并简述其基本思想。 2. 在指令集结构设计中，应该考虑哪些主要问题？ 3. 数据相关有哪几种类型？解决数据相关有哪些主要方法？ 4. 试以系列机为例， 说明计算机体系结构、 计算机组成和计算机实现 三者之间的关系。 四、计算题 1. 给定以下的假设， 试计算直接映象 Cache 和两路组相联 Cache 的平 均访问时间以及 CPU 的性能。由计算结果能得出什么结论？ （1） 理想 Cache 情况下的 CPI 为 2.0，时钟周期为 2 ns，平均每条 指令访存 1.4 次。 （2） 两者 Cache 容量均为 128 KB，块大小都是 32 字节。 （3） 组相联 Cache 中的多路选择器使 CPU 的时钟周期增加了 10%。 （4） 这两种 Cache 的失效开销都是 80 ns。 （5） 命中时间为 1 个时钟周期。 （6） 128 KB 直接映象 Cache 的失效率为 1.0%，128 KB 两路组相联 Cache 的失效率为 0.7%。 （15 分）
三、 （10 分） [解]： 000 ××× ××× 011 ××× ××× 100 000 ××× 100 111 ××× 101 000 000 101 111 111 110 000 000 111 110 011
××× ××× ××× ××× ××× ××× ××× ×××
64+116=180
其中，n≥1024，应使select i≤maxselect，由此可得出通道工作周期为：T≈0.1014(us) 所以，只有 A、C、D、E 可挂在此通道上，B 则不行。 五、 （10 分） [ 解] ： （1）状态图略。最佳调度方案为（3）和（1，5） （2）输入 3 个任务时空图略。
六、 （10 分） [ 解] ：
2003~2004 学年度第 2 学期《计算机系统结构》试题 A 答案 一、填空题： （） 1． 由软件实现的机器称为虚拟机器；由硬件和微程序（固件）实现 的机器称为实际机器。 2． 软件和硬件在逻辑上是等效的。
6
3． 由于软、硬件紧密相关，软硬界面常常是模糊不清的。 4． 计算机组成设计主要是围绕：1.提高速度，2.提高操作的并行度、 重叠流水，3.分散功能，4.设置专用功能部件来进行。 5． 具有相同“系统结构” （如指令系统相同）的计算机可以因为速度 要求等因素的不同而采用不同的组成。 6． 一种“计算机组成”可以采用多种不同的“计算机实现” 。 7． “计算机组成”反过来也会影响“系统结构” 。 8． 计算机系统结构设计的主要任务是：进行软、硬件的功能分配。 9． 计算机系统设计，从多级层次结构出发，可以分为：由上往下、 由下往上和从中间开始三种不同的设计思路。 10．计算机应用可以归纳为向上升级的四类它们分别是： （1） 数据处理（Data Processing） 。 （2） 信息处理（Information Processing） 。 （3） 知识处理（Knowledge Processing） 。 （4） 智能处理（Intelligence Processing） 。 二、简答题： 1 ．计算机实现（Computer Implementation）？:是指计算机组成的 物理实现，包括：处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度， 器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术， 信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。 2 ．计算机组成（Computer Organization）？:是指计算机系统结构 的逻辑实现，包括：机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 3． 软件的可移植性？是指软件不用修改或只需经少量加工就能由一 台机器搬到另一台机器上运行，即同一软件可以不同的系统环境。 4． 向上（下）兼容？：是指按某档机器编制的软件，不加修改就能 运行于比它高（低）档的机器上。 5． 向前（后）兼容？：指的是，在按某个时期投入市场的该型号机 器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前（后）投入市场的机器上。 6． 兼容机（Compatible Machine）？：具有同一系统结构的计算机 称为~。采用兼容机的思想与采用系列机的思想实际上是一致的。 7．模拟（Simulation） ：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称 为~。 8．仿真（Emulation） ：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法 称为~。 9．现场片：使用户可根据需要改变器件内部的功能或内容，以适应结 构和组成变化的需要。
五、 （10 分）有一非线线性流水线预约表如下。 功能段 S1 S2 S3 S4 1 √ √ √ √ √ √ 2 3 4 5 √ √ 6
（1）求平均延迟最小的最佳调度方案； （2）画出按最佳方案之一连续输入 3 个任务的时空图。 六、 （10 分）有一四段线性流水线,每功能段延时时间分别是： △t1=△t3=△t4=△t0, △t2=3 △t0。若在这个流水线上执行 40 个任务。求实际吞吐率、效率和加速比。 七、 （10分）N=8个结点的三级立方体网络如下图所示。当K1=0时，试说明输入4号结点不能实 现和哪些输出结点相连？
（全部试题完） 武汉大学计算机学院 2009-2010 学年度第二学期 2007 级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A）参考答案 一、 （每小题 3 分，共 30 分） [解]：1-10：BCDCA BDCDB 二、 （10 分） [解]：
MIPSnew Rc CPI old 10 6 CPI old 1.57 0.9 MIPSold CPI new 10 6 Rc CPI new 1.73
姓名：
2009-2010 学年度第一学期 2007 级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A） （闭卷） 学号： 专业： （注：①考试时间为 120 分钟；②所有解答必须写在答题纸上。 ）
一、单项选择题（每小题 3 分，共 30 分） 1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（ ）设想是不行的? 【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的 4 级增加到 5 级 【C】在 CPU 和主存之间增设 Cache 存贮器 【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（ ） 。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取 【B】CPU 内部的数据通路的宽度是 8 位还是 16 位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3．一个平衡的计算机系统，应该是（ ） 。 【A】1MIPS 的 CPU 速度 【B】1MB 的主存容量 【C】1Mb/s 的 I/O 吞吐率 【D】A、B 和 C 4、 （ ）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。 【A】由上往下 【B】由下往上 【C】由中间开始 【D】上下同时开始 5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是（ ） 。 【A】系列机 【B】兼容机 【C】仿真技术 【D】统一高级语言 6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（ ）数据表示。 【A】向量 【B】堆栈 【C】描述符 【D】A 和 C 7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（ ） 。 【A】节约主存空间 【B】提高数据的访问速度 【C】一个主存周期可取多条指令 【D】一个主存周期至少可取到一条指令 8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（ ） 。 【A】Huffman 编码 【B】等长编码 【C】Huffman 扩展编码 【D】BCD 码 9、流水计算机中将指令 Cache 和数据 Cache 分开，主要是为了（ ） 。 【A】提高存储系统的速度 【B】增加主存容量 【C】解决功能部件冲突 【D】解决访存冲突 10、当 N=16 时，能描述 4 组 4 元交换的函数是（ ） 。 【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3 二、 （10 分）在采用通用寄存器指令集结构的计算机上得到了如下所示的数据： 指令类型 ALU 指令 LOAD 指令 STORE 指令 分支指令 执行频率 43% 21% 12% 24% 时钟周期数 1 2 2 2