计算机组成原理-研究生入学试卷Y3.docVIP

研究生入学试卷（三） 填空题 1? 定点32位字长的字，采用2的补码形式表示时，一个字所能表示的整数范围是（? ）。 ? 2? IEEE754标准规定的64位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为11位，尾数为52位，则它能表示的最大规格化正数为（? ）。 ? 3? 浮点加、减法运算的步骤是（? ）、（? ）、（? ）、（? ）、（? ）。 ? 4? 某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要（? ）条。 ? 5? 一个组相联映射的Cache，有128块，每组4块，主存共有16384块，每块64个字，则主存地址共（? ）位，其中主存字块标记应为（? ）位，组地址应为（? ）位，Cache地址共（? ）位。 ? 6? CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫（? ），它通常包含若干个（? ），而后者又包含若干个（? ）。 ? 7? 某中断系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接收取样的数据，并将其保存到主存缓冲区内。该中断处理需要X秒。另一方面，缓冲区内每存储N个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需要Y秒，因此该系统可以跟踪到每秒（? ）次中断请求。 ? 8? 在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为（? ）。就其所传送信息的性质而言，在公共通路上传送的信息包括（? ）、（? ）、（? ）。 ? 9? 在虚存系统中，通常采用页表保护、段表保护和键保护方法实现（? ）保护。 ? 10? 安腾体系结构采用推测技术，利用（? ）推测方法和（? ）推测方法提高指令执行的并行度。X=(-1)S ×(1.M)×2E-128 问：它所能表示的规格化最大正数，最小正数，最大负数，最小负数是多少？ 2 CPU执行一段程序，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns 求： ⑴cache/主存系统的效率； ⑵平均访问时间。 分析题 一台处理机具有如下指令格式： 2位 6位 3位 3位 X OP 源寄存器 目标寄存器 地址 格式表明有8个通用寄存器（长度16位），X指定寻址模式，主存实际容量为256k字。 四、设计题 所示为双总线结构机器的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器（具有自增功能），M为主存（受R/W信号控制），AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由加、减控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例中yi表示y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标的线为直通线，不受控制。“ADD　R2R0”指令完成(R0)+(R2)→R0的功能操作画出指令周期流程图，并列出相应的微程序控制信号序列。假设该指令的地址已放入PC中。 五、设计题 指令流水线有取指令（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）和写回寄存器堆（WB）五个过程段，共有12条指令连续输入此流水线。 ⑴画出流水线的时空图，假设时钟周期100ns。 ⑵求流水线的实际吞吐率。求流水处理器的加速比。 六、计算题 向量算术运算表达式为 D(I)=A(I)+B(I)×C(I) 0≤I≤63 现用如下6条向量指令组成的代码段来运行64次以完成上述计算： LOAD R1,B(I) ; R1←M(K1+I) K1是存储器M中数组B(I)起始地址 LOAD R2,C(I) ; R2←M(K2+I) K2是数组C(I)起始地址 MUL R1,R2 ; R1←(R1)×(R2) 向量乘 LOAD R3,A(I) ; R3←M(K3+I) K3是数组A(I)起始地址 ADD R3,R1 ; R3←(R3)+(R1) 向量加 STORE D(I),R3 ; M(K4+I)←(R3) K4是数组D(I)起始地址 ⑴假设在SISD标量机中每次取数和存数需4个时钟周期，加法需2个时钟周期，乘法需8个时钟周期。计算在SISD标量机上依次重复执行上述代码段64次，需要多少时钟周期数。 ⑵若用一台SIMD向量处理机，以上述6条向量指令对64组向量数据执行向量操作，所用时钟速率与上面一样，计算向量处理机的总执行时间。 ⑶向量处理机与SISD标量机相比，加速比是多少？