第一章：

1．試述 Flynn分類的 4 種計算機系統結構有何特點。

2．假設高速緩存Cache 工作速度為主存的5 倍，且 Cache 被訪問命中的概率為90%，

則采用 Cache 后，能使整個存儲系統獲得多高的加速比？

3．某工作站采用時鐘頻率為 15 MHz、處理速率為 10 MIPS 的處理機來執行一個已知混合程序。假定每次存儲器存取為 1 周期延遲，試問：

1)此計算機的有效 CPI 是多少？

2)假定將處理機的時鐘提高到30 MHz，但存儲器子系統速率不變。這樣，每次存儲器

存取需要兩個時鐘周期。 如果 30%指令每條只需要一次存儲存取， 而另外 5%每條需要兩次存儲存取，并假定已知混合程序的指令數不變， 并與原工作站兼容， 試求改進后的處理機性能。

4．處理機的時鐘30 MHz

(1)計算在單處理機上用上述跟蹤數據運行程序的平均(2)根據( 1)所得 CPI，計算相應的 MIPS 速率。

CPI。

1、 解釋圖中各控制信號的作用。

2、各流水級存放控制信號的流水線寄存器有何異同？

3、設流水線模型機采用load 前推和數據前推，按時鐘周期畫出以下指令序列的時序圖，標

示出前推示意。

load r2, 12(r3)

addi r4, r2, 10

andr1, r2, r4

store r1, 10(r5)

4、給出節PPT中圖的 BDEPEN控制信號的真值表。

半期：

1、

FPMUL對系統性能提高更大。假定

FPMUL操

試分析采用哪種設計方案實現求浮點數除法

作占整個測試程序執行時間的15%。

一種設計方案是增加專門的

FPMUL硬件，可以將

FPMUL操作的速度加快到

10 倍；

另一種設計方案是提高所有

FP 運算指令的執行速度， 使得 FP指令的執行速度加快為原

來的倍，設 FP 運算指令在總執行時間中占

40%。( 3 分)

解： 對這兩種設計方案的加速比分別進行計算。

增加專門 FPDIV 硬件方案： F = 15% =

， S

e

= 10

e

S

FPDIV = 1/(+10)=1/ =

提高所有 FP 運算指令速度方案： Fe = 40% =

， S e =

SFP = 1/(+ = 1/ =

增加專門 FPDIV 硬件方案的加速比更高，對系統性能提高更大。

2. 設流水線模型機結構如下圖所示，

采用 load 前推和數據前推 (包括 store 指令)。假設模

型機使用 subicc

指令，它將根據減法結果設置標志寄存器

Z 的內容為 0 或為 1；其它的 ALU

計算指令不影響

Z。指令 bne 的控制相關處理采用插入

nop 指令的策略。( 7 分)

帶有內部前推及

load 相關暫停功能的流水線處理機

設有以下指令序列：

Lop： load r1, 100(r3)

addi

r2, r1, 10

store r2, 100(r3)

subicc

r5, r5, 1

bne

r5,lop

；如果 r5

的內容不為 0，則轉 Lop

(1)

按時鐘周期畫出以上指令序列第

1 次循環執行及轉移到 “ load r1,

100(r3) ”指令，

在模型機中執行的時序圖，標出內部前推示意。

(3 分)

(2)

如果以上指令序列在流水線

CPU執行，當第

2 條指令“ addi r2,

r1, 10”進入 EXE

級時，試給出

ADEPEN、 BDEPEN信號的值、 WB級信號 SLD的值。( 2 分)

ADEPEN =

BDEPEN =

SLD=

(3)

設模型機采用延遲轉移，調整以上指令序列的順序，使得指令序列在模型機中執行

時只有最小停頓，寫出調整后的指令序列(不需要畫時序圖)

。(2 分)

解：( 1)

Storer3,100,r2 addMEM

(2) ADEPEN = 3 或( 11)BDEPEN = 1或( 01) SLD=1

3)

Lop： load

r1, 100(r3)

subicc

r5, r5, 1

addi r2, r1, 10

bne

r5,lop

store

r2, 100(r3)

第四章：

1、浮點流水線延遲如PPT例 4-1 ，將下面的循環展開并進行指令調度，直到沒有任何延遲。

LOOP: LD F0,0(R1);

MULD F0,F0,F2;

LD F4,0(R2);

ADDD F0,F0,F4;

SD F0,0(R2);

DSUBI R1,R1,#8;

DSUBI R2,R2,#8;

BNEZ R1, R0 ， LOOP;

2、 按 PPT 例 4-4

中的一段指令代碼和記分牌信息初始狀態，試給出

SUBD指令寫結果前各

記錄表的狀態。

LD

F6 , 34

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机系统结构教程卷子,计算机系统结构试卷试题.docx的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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