试卷代号：1048 座位号■■ 中央广播电视大学2007一2008学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机专业计算机系统结构 试题 2008年1月 题 号 二 三 总 分 分 数 得分 评卷人 一、名词解释(15分，每题5分) l.Amdahl定律 2.存储器替换策略 3.动态流水线 得分 评卷人 二、选择题(45分，每题3分) 1.对汇编语言程序员，下列( )不是透明的。 A.中断字寄存器 B.乘法器 C.移位器 D.指令缓冲器 2.下列( )兼容方式对系列机来说是必须做到的。 A.向前兼容 B.向后兼容 C.向上兼容 D.向下兼容 3.假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执 行，则A称为( A.仿真机 B.宿主机 C.虚拟机 D.目标机 325
试卷代号 :1048 座位号口口 中央广播电视大学2007-2008学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机专业 计算机系统结构 试题 2008年 1月 题 号 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、名词解释(15分，每题 5分 ) 1. Amdahl定律 2.存储器替换策略 3.动态流水线 得 分 评卷人 二、选择题 (45分，每题 3分) 1.对汇编语言程序员 ，下列( )不是透明的。 A.中断字寄存器 B.乘法器 C.移位器 D.指令缓冲器 2.下列( )兼容方式对系列机来说是必须做到的。 .向前兼容 向上兼容 }3.向后兼容 I}.向下兼容 3.假设对 A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执 行，则 A称为( A.仿真机 C.虚 拟机 B.宿主机 D，目标机 32,5
4.在计算机系统层次结构图中，下列四个级别机器由下到上应按( )排列： (1)汇编语言机器 (2)微程序控制机器 (3)传统机器语言机器 (4)操作系统机器 A.(2)(3)(4)(1) B.(2)(4)(3)(1) C.(3)(2)(1)(4) D.(1)(2)(3)(4) 5.SIMD是指(). A.单指令流单数据流 B.单指令流多数据流 C.多指令流单数据流 D.多指令流多数据流 6.下列哪种存储设备不需要编址？() A.通用寄存器 B.主存储器 C.输入输出设备 D.堆栈 7.按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于( )级机器 语言。 A.传统机器语言机器 B.操作系统机器 C.汇编语言机器 D.高级语言机器 8.早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有 明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：() A.数据表示范围小 B.单个需要的计算时钟周期多 C.编程困难 D.存储单元的利用率很低 9.下图所示的时空图对应的处理机为：() 指 123 4 时钟周期 A.标量处理机 B.超标量处理机 C,超流水处理机 D.超标量超流水处理机 326
4.在计算机系统层次结构图中，下列四个级别机器由下到上应按( )排列: (1)汇编语言机器 (2)微程序控制机器 (3)传统机器语言机器 (4)操作 系统机器 A.(2)(3)<4)(1) B. (2)(4)(3)(1) G (3)(2)(1)<4) D.(1)(2)(3)(4) 5. SIMD是指( )。 A.单指令流单数据流 B.单指令流多数据流 C.多指令流单数据流 D.多指令流多数据流 6.下列哪种存储设备不需要编址?( ) A.通用寄存器 B.主存储器 C.输人输出设备 U.堆栈 7.按照计算机系统层次结构 ，算术运算、逻辑运算 和移位 等指令应属于 ( )级机器 语 言。 A.传统机器语言机器 B.操作系统机器 C.汇编语言机器 D.高级语言机器 8.早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有 明显的缺点 ，下面哪一个不是它的缺点 :( ) A.数据表示范围小 B.单个需要的计算时钟周期多 C.编程 困难 l.存储单元的利用率很低 9.下图所示 的时空图对应的处理机为 :( ) 2 }3 14 2 13 指 令 2 13 2 13 2 }3 时钟周期 B D 标量处理机 · 超流水处理机 超标量处理机 超标量超流水处理机 A C. 326
10.对输入输出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求？( 1)异步性 2)同步性 3)分时性 4)实时性 5)设备相关性 6)设备无关性 A.2,3,5 B.1,4,6 C.2,4,6 D.1,3,5 11.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？() A.随机页面替换算法 B.先进先出替换算法 C.最久没有使用算法 D.最优替换算法 12.一到多的通信情况，即一个源结点发送同一个消息到多个目的结点，叫做()。 A.单播 B.选播 C.广播 D.会议 13.指令优化编码方法，就编码的效率来讲，哪种方法最好？（) A.固定长度编码 B.扩展编码法 C.huffman编码法 D.以上编码都不是 14.在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以( )为中心。 A.存储器 B.输入输出设备 C.运算器 D.控制器 15.按照Amdahl定律，假设将某系统的某一部件的处理速度加快到原来的5倍，但该 件的原处理时间仅为整个运行时间的20%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原 来的( )倍。 A.1/0.36 B.1/0.24 C.1/0.45 [D.1/0.84 327
10.对输人输 出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求? 1)异步性 5)设备相关性 2)同步性 6)设备无关性 3)分时性 4)实时性 A. 2，3，5 B.1，4，6 C. 2,4，6 D. 1，3，5 11.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的?( ) A，随机页面替换算法 B.先进先出替换算法 C，最久没有使用算法 D.最优替换算法 12.一到多的通信情况 ，即一个源结点发送同一个消息到多个 目的结点，叫做( ‘单播 .广播 B.选播 D.会议 13.指令优化编码方法，就编码的效率来讲，哪种方法最好? A.固定长度编码 B.扩展编码法 C. huffman编码法 U.以上编码都不是 14，在早期冯 ·诺依曼计算机特征中，机器以( )为中心。 A.存储器 B.输入输出设备 C.运算器 D.控制器 15。按照 Amdahl定律，假设将某系统的某一部件的处理速度加快到原来的5倍，但该部 件的原处理时间仅为整个运行时间的20 ，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高到原 来的( )倍。 A. 1/0 1 /0. 24 1/0. 84 B. D 几‘曰 ︸0 勺 d J住 C. 1/0 L 327
得 分 评卷人 三、计算题(40分) 1.(10分)。某计算机的Cache一主存层次采用组相联映象方式，块大小为l28字节， Cache容量为64块，按4块分组，主存容量为4096块。那么主存地址共需几位？ 2.(10分)。一条流水线连接图如下所示，画出200条指令连续通过该流水线的时空图， 并计算该流水线的加速比。（其中△t=1ns) 输入 S S2 S3 S, 输出 t=△t t=A3t t=At t=△t 3.(20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)(10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。 328
得 分 评卷人 三、计算题(40分) l. < 10分)。某计算机的Cache一主存层次采用组相联映象方式，块大小为128字节， Cache容量为 64块 ，按 4块分组 ，主存容量为 4096块。 2. (10分)。一条流水线连接图如下所示 ，画出 200 那么主存地址共需几位? 条指令 连续通过该流水线的时空图 并计算该流水线的加速比。(其中 △t= lns) 输入 输出 t=4t =}3t t=4t t=0t 3. (20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 l Ons。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。 2X5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)(10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。 328
试卷代号：1048 中央广播电视大学2007一2008学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机专业计算机系统结构试题答案及评分标准 (供参考) 2008年1月 一、名词解释(15分，每题5分) 1.【答案】 Amdahl定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与 这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 F=(改进前可改进部分占用的时间)/（改进前整个任务的执行时间） S=(改进前可改进部分的执行时间)/（改进后改进部分的执行时间） 则，改进后整个系统加速比为 S=1-F)+F./5。 2.【答案】 存储器替换策略是指按照什么样的规则替换主存储器中的页面，以便腾出主存空间来存 放新调入的页面。 3.【答案】 在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。其中 流水线中各个功能部件不能发生冲突。 二、选择题(45分，每题3分) 1.A 2.B 3.D 4.A 5.B 6.D 7.A 8.D 9.D 10.D 11.D 12.B 13.C 14.C 15.D 329
试卷代号:1048 中央广播电视大学2007-2008学年度第一学期“开放本科”期末考试 计算机专业 计算机系统结构 试题答案及评分标准 (供参考) 2008年 1月 一、名词解释(15分，每题 5分 ) 1.【答案】 Amdahl定律:系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与 这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 Fe=(改进前可改进部分占用的时间)/(改进前整个任务的执行时间) Se=(改进前可改进部分的执行时间)/(改进后改进部分的执行时间) 则 ，改进后整个系统加速比为 1 <1一Fe)-} Fe /Se“ 2.【答案】 存储器替换策略是指按照什么样的规则替换主存储器中的页面，以便腾出主存空间来存 放新调入的页面。 3, [答案1 在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不向的方式连接，同时执行多种功能。其中 流水线中各个功能部件不能发生冲突。 二、选择题 (45分，每题 3分) 1.A 2.}3 3.D 4.A 5.B 6.D 7.A 8.D 9.D 10.D l.D 12. I3 13.C 14.C 15.D 329
三、计算题(40分) 1.(10分) A(区号6+组号4十块号2十块内地址7) 2.(10分) 解： 顺序执行的时间为T。=6×200=1200ns 采用流水方式执行的时间为T1=3×200十6一1=605ns 加速比S=T。/T1=1200/605=1.98 空 间 3. 2 3 1 2 n n 0123456 时间(s) 3.(20分) 解： 1)10ns×4×(3+4)=280n5,4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)=100ns,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。 330
三、计算题(40分) 1. (10分) A(区号6+组号4+块号2+块内地址7) 2. (10分) 解: 顺序执行的时间为 To =6 X 200=1200ns 采用流水方式执行的时间为 T,=3X200+6-1=605ns 加速比 S=To /T1=1200/605 = l. 98 空 间 0 1 2 3 4 5 6 时间(ns) 3. (20分) 解 : 1)lOnsX4X(3-I-4)=280ns,4次加法和4次乘法串行执行。 2)lOnsX (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)lOnsX (7十3)=100ns，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。 330