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计算机体系结构期末辅导 1. 期末考试题题型 一、填空题(每空1分,共14分) 二、名词解释(每题2分,共16分) 三、简答题(每题5分,共30分) 四、问答与计算题(第1题10分,第2、3题每题15分共40分) 2. 期末考试内容分布 第1章 基础知识 第2章 指令系统 第3章 存储系统设计 第4章 流水线计算机设计技术 第5章 并行处理技术(互连网络部分) 第8章 非冯.诺依曼计算机有关概念 [例3]用一台4OMHz处理机执行标准测试程序,它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下: 指令类型 指令条数 时钟周期数 整数运算 45000 1 数据传送 32000 2 浮点运算 15000 2 控制传送 8000 2 求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。 解:依题意可知 IN=105条,n=4 [例4]若某机要求有:三地址指令4条,单地址指令192条,零地址指令16条。设指令字长为12位,每个地址码长3位。问能否以扩展操作码为其编码? [例5]假设一台模型计算机共有10种不同的操作码,如果采用固定长操作码需要4位。已知各种操作码在程序中出现的概率如下表所示,计算采用Huffman编码法的操作码平均长度,并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量(假设最短平均长度H=3.1位) 答:构造Huffman树如下: Huffman编码如下表: Huffman编码的平均码长为: 冗余量=(3.15-3.10)/3.15=1.59% 固定码长:log210=4 冗余量=(4-3.10)/4=22.5% [例6]设某用户虚存共有8页, 主存有4页, 每页大小为1KB. 试根据页表计算出虚地址1023和6800的主存实地址。 每页首地址=页号X每页大小 [例7]某机主存容量为512KB,Cache的容量为32KB,每块的大小为16个字(或字节)。划出全相联方式主、缓存的地址格式、目录表格式及其容量。 答:全相联映象方式: 主存与缓存分成相同大小的数据块,主存的某 一数据块可以装入缓存的任意一块空间中。 根据已知条件可以求得: 主存块数:512K/16=32K=215; 缓存块数:32K/16=2K=211; 块内地址:16=24 [例8]某机主存容量为512KB,Cache的容量为32KB,每块的大小为16个字(或字节)。划出直接相联方式主、缓存的地址格式、目录表格式及其容量。 答:直接相联映象方式: 主存与缓存分成相同大小的数据块,将主存空间按缓存的容量分成区,主存中某区的一块存入缓存时只能存入缓存中块号相同的位置。 根据已知条件可以求得: 主存区数:512K/32K=16=24;缓存块数:32K/16=2K=211;块内地址:16=24 高速缓冲存储器 [例9]主存容量为512KB,Cache的容量为32KB,每块为64个字(或字节),缓存共分128组。划出组相联方式主、缓存的地址格式、目录表格式及其容量。 答:组相联映象方式: 主存与缓存分成相同大小的数据块,主存和Cache按同样大小划分成组,将主存空间按缓存的容量分成区,当主存的数据调入缓存时,主存与缓存的组号应相等,但组内各块地址之间则可以任意存放。 根据已知条件可以求得: 主存区数:512K/32K=16=24;缓存组数:128=27; 缓存块数:32K/64=512=29;组内块数:512/128=4=22 块内地址:64=26 容量:29=512(或32K/64=512)。 高速缓冲存储器 [例10]一个有快表和慢表的页式虚拟存储器,最多有64个用户,每个用户最多要用1024个页面,每页4K字节,主存容量8M字节。 (1)写出多用户虚地址的格式,并标出各字段的长度。 (2)写出主存地址的格式,并标出各字段的长度。 (3)快表的字长为多少位?分几个字段?各字段的长度为多少位? (4)慢表的容量是多少个存储字?每个存储字的长度为多少位? 答:用户号:64=26,虚页号:1024=210,页内地址:4K=212,主存页数:8M/4K=211 (1)多用户虚地址: 用户号(6位)+虚页号(10位)+页内地址(12位) 共28位 (2)主存地址: 主存实页号(11位)+页内地址(12位) 共23位 (3)快表字
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