计算机系统结构真题99-02.docVIP

计算机科学与技术试卷 第二部分 专业知识课程 课程I 计算机系统结构 1999年试卷 一.（5分）解释下列名词 1. Amdahl定律 2. 并行处理 3. 局部性原理 4. 虚拟共享存储器 5. 非均匀存储器(简称NUMA)型共享存储多处理机 二.（10分）某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作,其它指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果,已知每种指令所占的比例及CPI数如下: 指令系统 指令所占比例 CPI 算逻指令 Load指令 Store指令 转移指令 43% 21% 12% 24% 1 2 2 2 1.（4分）求上述情况下的平均CPI； 2.（6分）假设程序由M条指令组成，算逻运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算逻指令执行前用Load指令从存储器取到寄存器。因此有人建议增加另一种算逻指令，其特点是一个操作数取自寄存器，另一个操作数取自存储器，即寄存器-存储器类型。假设这种指令的CPI等于2，同时，转移指令CPI变为3，求新的指令系统的平均CPI。 三.（10分）一动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图 乘法 S1 S2 S3 S4 S5 S6 加法 其中：S1、S4、S5、S6组成乘法流水线，S1、S2、S3、S6组成加法流水线。各个功能段时间均为50ns，假设该流水线的输出结果可以直接返回流水线输入端，而且设置有足够的缓冲寄存器，若按照最快的方式用该流水线计算F = X1×Y1×Z1 + …… + X5×Y5×Z5。 1.（4分）请画出其处理过程的时空图； 2.（6分）计算其实际吞吐率、加速比和效率； 四.（10分）有一个由高速缓冲存储器与主存储器组成的二级存储系统，已知其主存容量为32KB，采用组相联方式进行地址映象与变换，主存与缓存的一块为64字节，缓存共分8组，每组16块。 1.（4分）画出主存与缓存的地址格式（地址总长度及各字段名称与位数） 2.（6分）假定Cache之存储周期为20ns，命中率为0.95，希望采用Cache后的加速比大于10，那么要求主存储器的存取速度应大于多少？ 2000年试卷 —、（共5分，每题1分）解释下列名词 1．MFLOPS 2．基准测试程序 3．分布存储多处理机 4．互连网络 5．数据驱动方式 二、（共12分，每题4分）简答题 1．请问在指令集结构设计中，应该考虑哪些主要问题，针对这些问题有哪些主要的设计选择？ 2．请问向量处理机的工作方式可以分为哪几大类？它们对向量处理支持主要有哪些技术特点？ 3．Cache的写操作有哪两种方式？从可靠性和通信量（指Cache与主存间）两方面比较两种方 式的优劣。 三、（6分）设有100个处理器，要求应用程序的加速比达到80，求： 1．应用程序所需的并行化比率（应用程序中可并行化成分占应用程序的百分比）； 2．在使用50个处理器的方式下，请求出该应用程序的加速比； 3．请分别求出使用100个和50个处理器时的加速效率。 四、（6分）假设一台主频为200MHZ的向量处理机中功能部件的启动开销为： 取数和存数为12个时钟周期、乘法部件为7个时钟周期、加法部件为6个时钟周期；向量寄存器的长度为64，允许向量链接处理；执行标量代码开销（分段开采开销）是一个常数，大小为15。现在该向量处理机上运行下列DAXPY代码（Y=a*X+Y，其中X和Y是长度为n的向量，初始时已存放在内存；a是一个标量）： LV V1，RX； 取向量X MULTSV V2，F0，Vl； 标量和向量相乘 LV V3，RY； 取向量Y ADDV V4，V2，V3； 相加 SV RY，V4 存结果 求DAXPY在该向量处理机上运行所需要的时钟周期数。最大性能是多少MFLOPS？半性能向量长度是多少？ 五、（6分）在页式虚拟存储器中，一个程序由P1～P5共5个页面组成，在程序的执行过程中， 依次访问到的页面顺序如下：P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2， 1．假设系统分配给这个程序的主存有3个页面，采用LFU替换算法，试求出其页命中率。 2．如果在程序执行过程中每访问一个页面，平均要对该页面内的存储单元访问32次，求访问主 存单元的命中率？ 2001年试卷 一、名词解释（5×1=5分） MIPS 互连网络直径 机群系统 预约表 窗口重叠技术 二、填空（17分） 1.在虚拟存储器中有三种地址空间。应用程序员用来编写应用程序的空间叫________；第二种是________空间，第三种是辅存地址空间，也就是磁盘存储器的地址空间。与这三种地址空间相