武汉大学计算机学院2005级系统结构试卷

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1、计算机系统构造期末考试试卷（A）（闭卷）一、词语辩析：(每题5分、共20分)1.系列机与兼容机2模拟与仿真3RAW与WA4.CSC与RIS二、(15分)一模型机有条指令，各指令的使用频度分别为:02，0.20，015,010,0.8,8,0.05,004，.03，0.02。（=96)（1)写出这些指令操作码的哈夫曼编码,并求其平均码长和信息冗余量。()写出这些指令的/7和2/两种扩展编码,并计算其平均码长和信息冗余量。三、（15分)在三种类型的通道上各接有5台设备。请分别写出这三种通道上每个设备完毕2数据传播的总时间，并画简图来示意传送过程。(设TS9.8s,TD=.2us,K=12)四、（1

2、5分)有一四段线性流水线,每功能段延时时间分别是:t1=t=t4=t,t2=3。目前这个流水线上分别执行4个任务（规定画出时空图)和0个任务，求实际吞吐率、效率和加速比。五、(15分)对于采用级控制的三级立方体网络，当第2级为直连状态时,PE5不能实现与哪些结点之间的通信?当第级为互换状态时，又不能实现与哪些结点之间的通信？六、(10分)对于算术体现式Z=1+A2+8，分析其数据有关性,并用FRK、OIN语句,编写可在多解决机上并行执行的程序。七、（0分）对于一非线性流水线，其4行6列的预约表如下:功能段23456SS2S3求出该流水线的最佳调度方案。计算机系统构造期末考试试卷()（闭卷）一、

3、填空题：（每题分、共20分)1、CSC的含义是 ,RISC的含义是 。2程序访问的局部性涉及两方面的含义,其中时间局部性是指_,空间局部性是指_。3流水线中通过时间最长的子过程(子部件）称为流水线中的_。4.lyn分类将计算机系统分为四类,这四类是指单指令流单数据流、 、 和 。二元互换开关的四种状态是_、_、_、_。应用题(共5题，共8分）二.（15分）设一模型机有7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=.5)指令I12I3I4I56I7使用频度.450.00.150050.30010.01三（1

4、5分)为提高流水线的效率可采用哪两种重要技术途径来克服速度瓶颈？既有段流水线，各段通过时间依次为、3t、。(1）分别计算在持续输入3条指令时和0条指令时的吞吐率和效率；（2）按两种途径之一改善，画出你的流水线构造示意图。四.(15分)在一种5功能段非线性流水线解决机上需经9t才干完毕一种任务,预约表如下：时间t134679K=K=2K=3=K=5求出流水线的最优调度方案及最小平均延迟时间和流水线的最大吞吐率。五（15分)画出N=8（0-7)个解决单元的间接二进制n方体多级互连网络图。并指当2K1K0=00时，输入端的第5号解决单元与输出端的哪一种解决单元相连？六、（分)在CY-1型向量解决机上

5、,为向量寄存器，长度为32；S为标量寄存器。所用浮点功能部件的执行时间分别为：加法需拍,乘法需7拍,从存储器读数需6拍,打入寄存器需1拍，启动功能部件（涉及存储器)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?阐明因素并分别计算各指令组所有完毕所需的拍数。（1） V0存储器 ,V1V2+V，V4V5V6;(2) V3存储器，V2V01,V42+V3；计算机系统构造期末考试试卷(）参照答案一、词语辩析：（每题分、共0分)1系列机与兼容机答:系列机:是指同一厂商生产的系统构造同、构成和实现不同的不同档次的机器; 兼容机：是指不同厂商生产的系统构造相似、构成和实现不同的不同档次的机器

6、。2.模拟与仿真答:模拟：用一台机器的指令系统去解释另一台系统构造不同的机器的指令系统,以实现软件的移植； 仿真：直接用微程序去解释另一台机器的指令系统，以实现软件的移植。 模拟灵活性好,速度慢；仿真速度快,灵活性差。3RA与AR答:W是指读与写有关；AR是指写与读有关。它们都是流水线中的寄存器中的数据有关,对流水线性有影响。4.ISC与R答：CISC是指复杂指令系统构造的计算机;RI是指精简指令系统构造的计算机。它们代表着计算机指令系统的两种设计风格。二、应用题:(共题、共80分)1.（15分）解:(1)L哈=2.9(位），R哈=(299-.96）/2=%（7分）（2)3=3.2(位)，R3

7、/7=7%；L2/8=.1(位）,R/8=45（分）2、(15分）解:（每小步分）bytnp(STD)=05(.8+0.2)=510(us)Tbock5(9.8+5120.2)=12(s)Telt=5(9.8+102402）=173(s)3、(5分)解：执行4个任务时：TP=415，=%，SP=6(分)执行0个任务时：TP=4/t，E=488%，S=195(8分)4、(15分)解:当第2级为直连时,PE不能与输出2、3、6、结点相连;（7分）当第2级为互换时,PE5不能与输出0、4、5结点相连。(8分)、（10分)span style=; z-iex:1; lef:px; marn-left:

8、80.0000; margi-p:0.000px; ith:.0000x; heigt:1590000p； 解：S:A1=A1+2S2:A3=A3+S3:A5=AA6S4:A=A+A85:A1A1+A3S6:A=A5A77：A1=A+A5(5分)FOR 20FO 30FORK 41 A=A1+A2JO OTO 020 A=A+A4JOI 4OTO 5030 55+A6JO GOTO 0407=A7+JIN 450FORK 60A1=A1A3ON GT 0 A5=A5+AOI 280A1=A1A（5分）6、(10分）解:状态图如下：(分)最佳调度方案为（1,5)或(3)，平均延时为。(5分)计算

9、机系统构造期末考试试卷（B）参照答案一、填空题：（每题分、共20分)1、复杂指系记录算机、精简指令系记录算机2两个事件在同一时刻发生、两个事件在同一时间间隔内发生3瓶颈4单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流、多指令流多数据流5直通、交叉、上播和下播应用题（共5题，共80分)二（15分）(已知H=1.9）解：由各条指令的使用频度构造Huffmn树图略。由此可求出fman编码和只有两种码长的扩展编码以及它们的码长如下表所示:指令使用频度Huffan编码码长扩展编码码长I0.45102I0.3001202I3.1O013102I4.0500111004I50.0000111046.0

10、0011104I70.010000614san styl=;zndx:; et:0px;margn-left:210000p; argn-to：17733p； width：484.000px;heiht:56.0000x; Hufan编码平均码长为:信息冗余量为：(.9715)/197102%p styl=; z-iex：1; left:0x;margi-t:21.00px; arginop:8.333p;widh:400.0000px; eight:56.000x； 扩展编码的平均码长为:信息冗余量为:(2.2-1.9）2.36三(15分）解：（1)持续输入3条指令时，吞吐率和效率分别为 当

11、持续输入0条指令时，流水线的吞吐率和效率分别为 （2)按措施一改善后的流水线示意图如下所示:pan stye=;z-index:1; lf：0px;agi-eft:46.0000x;margin-top:000px;with：333.00px; height：4.000px; span tyl=；z-inde:1; lef：0px; rgin-lef:240.0000px;margi-to:2.4000px； wdth:29.000px; heigh:2.000px； 四.（15分)解：（1）初始冲突向量为0=(11100）。(2)状态图如图所示。(3)平均延迟最小的调度方案(,4）。最大吞吐率为五.（15分)解：网络图如图所示。输入5号与输出号相连。spnstye=;zide:; left:0x； margn-lef:19.0px; margi-op:33333p；width:457000px; ight:563.00x; 六、(分)解：（1）这三条指令可并行执行。执行时间为：T=（1+1）+N-=0（拍）。(2)前二条指令可并行执行,再与第三条链接。执行总的执行时间为:=(+7+1)（1+61)+N-=48(拍)。