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福师12秋《计算机体系结构》练习题

注：

1、本课程练习题所提供的答案仅供学员在学习过程中参考之用，有问题请到课程论坛提问。 2、本练习题页码标注所用教材为：

教材名称

计算机系统结构

单价 26

陈智勇

作者

版本

2004年1月第1版

出版社

西安电子科技大学出版社

如学员使用其他版本教材，请参考相关知识点

一、 填空题（每空1分，共14分）

1.早期冯?诺依曼计算机的主要特点是__________、__________、__________。 解析：本题考核的知识点：冯?诺依曼计算机，参见P22

2.高速缓冲存储器的地址映像方式有三种，它们分别是：_______，_______，_________。 解析：本题考核的知识点：Cache存储器的地址映像，参见P72 3.目前向量处理机的系统结构有两种：__________和__________。

解析：本题考核的知识点：向量处理机的基本系统结构，参见P180

4.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、______计算机、_______计算机和_______计算机

解析：本题考核的知识点：计算机系统的分类，参见P20 5. 解决中断引起的流水线断流的方法有_______和________。 解析：本题考核的知识点：流水机器的中断处理，参见P119

6. 根据指令间的对同一寄存器读和写操作的先后次序关系，数据相关冲突可分为_______、________和________三种类型。

解析：本题考核的知识点：程序并行性分析中的数据相关，参见P255

7. 计算机模型按有关控制机制分类，可将计算机分为__________驱动，__________驱动，__________驱动，模式匹配驱动四种类型。

解析：本题考核的知识点：计算机模型的分类，参见P276 二、名词解释 1、透明性

解析：本题考核的知识点：透明性的基本概念，参见P5 2、程序的局部性原理

解析：本题考核的知识点：程序的局部性原理相关概念，参见P19，P49 3、流水线技术

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解析：本题考核的知识点：流水线的相关概念，参见P99 4、快表

解析：本题考核的知识点：块表的相关概念，参见P66 5、非线性流水线

解析：本题考核的知识点：非线性流水线的基本概念，参见P112 6、超标量计算机

解析：本题考核的知识点：超标量计算机的基本概念，参见P125 7、向量的分段开采技术

解析：本题考核的知识点：改进向量处理机性能的方法，参见P186 8、计算机体系结构

解析：本题考核的知识点：计算机体系结构的定义，参见P5 9、高速缓冲存储器

解析：本题考核的知识点：Cache的基本概念，参见P71 10、流水线的吞吐率

解析：本题考核的知识点：吞吐率的基本概念，参见P106 三、简答题

1、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？ 解析：本题考核的知识点：扩展操作码的相关知识，参见P28

2、假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？ 解析：本题考核的知识点：计算机系统设计的定量原理，参见P19 3、简述直接相联像规则。

解析：本题考核的知识点：直接相联映像的相关知识，参见P74

4、引起Cache与主存内容不一致的原因是什么？为了保持Cache的一致性，在单计算机系统中一般采取哪些措施？

解析：本题考核的知识点：Cache存储器的相关知识，参见P71，P82 5、简述冯.诺依曼计算机的特征。

解析：本题考核的知识点：冯.诺依曼计算机的特征，参见P22,课件第一章1.5，计算机系统结构的发展

6、影响虚拟存储器命中率的因素有哪些？它们是如何影响的？

解析：本题考核的知识点：映像虚拟存储器命中率的相关因素，参见P69 7、试述页式管理虚拟存储器的工作过程。

解析：本题考核的知识点：页式虚拟存储器的工作原理，参见P64 四、问答与计算题

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1、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。 解析：本题考核的知识点：组相联映像方式的相关知识，参见P75

2、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）。 指令序号 指令使用频度Pi 指令序号 指令使用频度Pi I1 0.17 I6 0.09 I2 0.15 I7 0.08 I3 0.15 I8 0.07 I4 0.13 I9 0.03 I5 0.12 I10 0.01 解析：本题考核的知识点：操作码的优化表示方法原理及应用，参见P26

3、在页式虚拟存储器中，一个程序由P1～P5共5个页面组成。在程序执行过程中依次访问的页面如下：P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2 ，假设系统分配给这个程序的主存有3个页面，分别采用FIFO、LFU和OPT三种页面替换算法对这3页主存进行调度。 （1）画出主存页面调入、替换和命中的情况表。 （2）统计三种页面替换算法的页命中率。

解析：本题考核的知识点：页式虚拟存储器的工作原理及页面替换算法的应用，参见P57 4、设有两个向量A，B，各有4个元素，若在如图所示的静态双功能流水线上，

计算向量点积：

其中，1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。

又设每个流水线所经过的时间均为△t，而且流水线的输出结果可以直接返回到输入或暂存于相应的缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可以忽略不计。请使用合理的算法，能使完成向量点积A*B所用的时间最短，并求出流水线在此期间实际的吞吐率TP和效率E。 解析：本题考核的知识点：流水线技术的基本原理及性能分析，参见P99，P106 5、一台模型机的各条指令的频度如下：

ADD（加）：43% SHR（右移）：1% SUB（减）：13% CLL（循环左移）：2% JOM（按页转移）：6% CLA（累加器清0）：22% STO（存）：5% STP（停机）：1% JMP（转移）：7％

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试设计这9条指令的哈夫曼编码的操作码表示以及2-4等长扩展操作码表示，并计算这两种表示的平均操作码长度。

解析：本题考核的知识点：解析：本题考核的知识点：扩展操作码的基本知识，参见P29

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