中央广播电视大学2003-2004学年度第二学期"开放本科"期末考试
计科硬件专业 计算机系统结构 试题
2004年7月
一、解释下列术语(20分)
1．(4分)在大型数组的处理中常常包含向量计算，按照数组中各计算相继的次序，我们可以把向量处理方法分为哪三种类型?
2．(4分)F1ynn分类法
3．(4分)多功能流水线
4．(4分)链接技术
5．(4分)Amdahl定律
二、选择题(35分)
1．(5分)下面哪些项是RISC的关键技术?( )
A．指令流调整技术
B，重叠寄存器窗口技术
C．延时转移技术
D．指令取消技术
2．(15分)假设一条指令的执行过程可以分为"取指令"、"分析"和"执行"三段，每一段的执行时间均为△t，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为(假设仅有"取指令"和"分析"可重叠并假设n足够大)：( )
A．3n△t B．2n△t
C．3/2△t D。n△t
3．(10分)一台单处理机可以以标量方式运行，也可以以向量方式运行。在向量方式情况下，计算可比标量方式快18倍。设某基准程序在此计算机上运行的时间是T。另外，已知T的25％用于向量方式，其余机器时间则以标量方式运行。那么在上述条件下与完全不用向量方式的条件下相比的加速比是：( )
A．3
B．3．43
C．3．33
D．以上均不正确
4．(5分)一个二级虚拟存储器，CPU访问主存和辅有的平均时间分别为lus和lms，经实测，此虚存平均访问时间为l00us．下面哪种方法不能够使得该平均值减小?( )
A．选择合适的页面大小
D．采用较好的页面替换算法
C．增加主存的容量
D．增加辅存的容量
三、(15分)
在下列不同类型的处理机上做向量运算：D=(A十B)*C，向量长度均为4，每个周期的时间为10ns。分别计算所需的最短时间，写出简要计算过程。
1．(5分)SISD单处理机，有一个通用运算部件：，每3个周期做完一次加法，或每4个周期做完一次乘法。
2．(5分)流水线处理机，有一条两功能静态流水线，加法经过其中的3段，乘法经过其中的4段，每段的延迟时间均为一个周期。
3．(5分)向量处理机，有独立的加法器和乘法器，加法器采用3段流水线，乘法器采用4段流水线，每段的延迟时间均为一个周期，采用向量链接方式工作。
四、(15分)
在一个Cache存储系统中，主存储器的访问周期、存储容量和单位价格分别为60ns、64MB和10元／NB，Cache的访问周期、存储容量和单位价格分别为10ns、512KB和100元／MB，Cache的命中率为0．98。
1．(8分)计算这个Cache存储系统的等效访问周期、存储容量和单位价格。
2．(7分)计算这个Cache存储系统的访问效率，
五、(15分)
设有两个浮点数，x=-0．875×21，y=0．625×22，将x，y的尾数转换为二进制补码形式。
试卷代号：1048
中央广播电视大学2003-2004学年度第二学期"开放本科"期末考试
计科硬件专业 计算机系统结构 试题答案及评分标准
(供参考)
2004年7月
一、解释下列术语(20分)
1．(4分)(1)横向处理方式：向量计算是按行的方式从左至右横向的进行；
(2)纵向处理方式：向量计算是按列的方式自上而下纵向的进行；
(3)纵横处理方式：横向处理和纵向处理相结合的方式。
2．(4分)计算机系统结构的一种分类方法．按照同时执行的指令流与数据流在系统中的数目，将系统结构分为：SISD单指令单数据流，SIMD多指令流多数据流，MISD多指令流单数据流，MIMD多指令流多数据流。
3．(4分)多功能流水线是指流水线的各段可以进行不同的连接。在不同时间内，或在同一时间内，通过不同的连接方式实现不同的功能。
4．(4分)链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送人另一个功能流水线的操作数寄存器时所发生的连接过程。换句话说，中间结果不必送回存储器，而且甚至在向量操作完成以前就使用。链接允许当第一个结果一变成可用的操作数时就马上发出相继的操作。
5．(4分)系统中对某一部件或某种执行方式采取了改进后，整个系统性能的提高与两种因素有关(1)改进部分的使用频率或占总执行时间的比例有关；(2)与改进部分在采用改进措施后比较有改进措施前性能提高的倍数有关。
SP：加速比
FC：改进部分的使用频率或占总执行时间的比例。
SC：改进部分在改进前的性能与改进后的性能之比，(也就是改进部分性能提高的倍数)
二、选择题(35分)
1．ABCD 2．B 3．B 4．D
三、(15分)
解：
1，10ns×4×(3+4)＝280ns，4次加法和4次乘法串行执行。
2．10ns×(6+7)=130ns，流水线执行4次加法需要6个周期，流水线执行4次乘法需要7个周期。
3．10ns×(7+3)=l00ns，得到第1个结果需要7个周期，另外3个结果需要3个周期。
四、(15分)
解：
1．这个Cache存储系统的等效访问周期：
T=TcH+Tm(1-H)
＝10ns×0.98+60ns×(1-0.98)
=11ns
等效存储容量：
S=64MB
等效单位价格：
C＝(CcSc+CmSm)／(Sc+Sm)
=(100×0．5+10×64)／(0．5+64)
=10．7(元／MB)
2．这个Cache存储系统的访问效率：
e=Tc／T
=10／11
=0．91
五、(15分)
解：
设S3为x的尾数，S2为y的尾数，则
[S1]扑二1．001，[S2]朴二0．101
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