系统结构.docx
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系统结构
计算机系统结构测验题
(一)
一、名词解释:
系统结构、透明性、指令流、并行性、SIMD、RISC、总线
二、简答题:
(1)试述现代计算机系统的多级层次结构。
(2)试述带标识符的数据表示与描述符的含义及区别。
(3)试述RISC的基本特点和采用的技术。
(4)试述数据表示的含义及与数据结构的关系。
(5)试述模拟与仿真的含义及区别。
(6)试述分页式虚拟存储器与分段式虚拟存储器的含义和区别。
(7)试推导并行主存的主存频宽与模体数、转移概率的关系表达式
三、某模型机由8条指令,使用频度为
0.30.30.20.10.050.020.020.01
试分别用Huffmann编码和扩展编码对其操作码进行编码,限定扩展编码只能做两种长度。
四、写出8/64/512的编码方案,假定字长为16位,共可表示多少种编码。
看习题:
P71-72。
2-9,2-10,2-11,2-12。
计算机系统结构测验题
(二)
一、名词解释:
地址映像、实页冲突、数据相关、流水线方式、Cache,VLIW
二、简答题:
1.试推导并行主存的主存频宽与模体数、转移概率的关系表达式。
2.试述分页式虚拟存储器与分段式虚拟存储器的含义和区别。
3.试述全相联映像与直接映像的含义和区别。
4.试述存储体系与存储系统的区别。
5.试用图示法说明超标量、超流水线和超长指令字技术原理。
三、设某个程序包含5个虚页,实页数为3,其页地址流为
4,5,3,2,5,1,3,2,2,5,1,3。
试画出FIFO、LRU、OPT替换算法的时间状态图,写出各自的命中率。
四、书中:
P221习题3
五、书中:
P222习题6
六、书中:
P222习题8
七、书P191,5-8,习题5-11
八、动态多功能流水线由6段组成,S1,S4,S5,S6组成乘法流水线,S1,S2,S3,S6组成加法流水线,设各段时间均等,画出时空图,计算实际吞吐率、加速比和效率。
九、已知有一个4段的非线性流水线,预约表如图,
计算最佳调度方案,连续5个任务,画出时空图。
计算机系统结构练习题(三)
一、名词解释:
阻塞式网络、多处理机系统、Cluster、SMP、MPP,相联处理机、VLIW
二、简答题:
1.试述并行处理机与多处理机的区别。
2.试述常用的多处理机机间互连形式。
3.试述常用的三种单级互联网络的互连函数。
4.机群系统与传统的并行处理系统相比,有哪些优点?
5.试用图示法说明超标量、超流水线和超长指令字技术原理。
三、设16个处理器编号为0,1,2,。
。
。
15,采用单级互联网络组成,当互连函数为:
Cube2、PM2-3、PM2+0、Shuffle、Shuffle(Shuffle)
时,第10号处理器与哪一个处理器相联?
四、书P22314题
五、书P26416题
六、书P30010题
答案
计算机系统结构测验题
(一)
一、名词解释:
系统结构:
是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义,以及对各级界面上、下的功能进行分配。
透明性:
本来存在的事务或属性,从某个角度上看不到。
反之,不透明。
指令流:
是指机器执行的指令序列。
并行性:
只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作,它们在时间上能互相重叠。
同时性合并发性。
SIMD:
单指令流多数据流计算机系统
RISC:
精简指令集系统
二、简答题:
(1)试述现代计算机系统的多级层次结构。
(2)试述带标识符的数据表示与描述符的含义及区别。
•标识符是和每一个数据相连的,合存在一个存储单元中,描述单个数据的类型特征。
•描述符是和数据分开存放的,专门用来描述所要访问的数据是整块数据还是单块数据,访问该数据块或数据元素需要的地址以及其他特征信息等。
(3)试述RISC的基本特点和采用的技术。
特点:
•使用频度很高的指令
•大大减少寻址方式
•所有指令在一个机器周期完成
•扩大通用寄存器个数
•采用硬联控制实现
•通过精简指令和优化设计编译程序,易简单有效的方式支持高级语言
技术:
•遵循按RISC机器一般原则设计的技术
•在逻辑上采用硬联实现和微程序固件实现相结合的技术
•在CPU中设置数量较大的寄存器组,并采用重叠寄存器窗口的技术
•指令的执行采用流水和延迟转移技术
•采用认真设计和优化编译系统设计的技术
(4)试述数据表示的含义及与数据结构的关系。
•数据表示:
指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
由硬件实现的数据类型
•数据结构:
面向计算机系统软件、面向应用领域所需处理的数据类型。
由软件实现的数据类型。
–目标:
最大限度满足应用要求、最简化的方法实现。
–实现:
通过数据表示和软件映象相结合方法实现。
•数据表示是数据类型的子集。
•数据表示的确定实质上是软、硬件的取舍问题
•数据结构和数据表示是软、硬件的界面
(5)试述模拟与仿真的含义及区别。
模拟:
用机器语言程序实现软件移植的方法。
仿真:
用微程序直接解释另一种机器指令的方法。
•解释用的语言不同
•解释程序所存的位置不同:
仿真存在控制寄存器,模拟存在主存中
三、某模型机由8条指令,使用频度为
0.30.30.20.10.050.020.020.01
试分别用Huffmann编码和扩展编码对其操作码进行编码,限定扩展编码只能做两种长度,则它们的编码长度比定长操作码的长度减少多少?
I1:
00I5:
1110I1:
00I5:
11001
I2:
01I6:
11110I2:
01I6:
11010
I3:
10I7:
111110I3:
10I7:
11011
I4:
110I8:
111111I4:
11000I8:
11100
四、写出8/64/512的编码方案,假定字长为16位,共可表示多少种编码。
8+64+512+4096=4680
五、书中:
P92习题12
I1:
0000000000000
I2:
10001001
I3:
0110010010
I4:
000011011011
I5:
000001100100
I6:
01000101101
I7:
0001011100011000
I8:
0100111100111001
I9:
000000111101011010
I10:
011111101111011
I11:
1111110011100
I12:
00111110111101
I13:
010111111011110
I14:
0000111111111111
练习:
课本P92
–习题13
–习题14
–习题15
–习题20
计算机系统结构
(二)
一、名词解释:
地址映像:
是将每个虚存单元按某种规则(算法)装入(定位于)实存
实页冲突:
发生两个以上的虚页想要进入主存中同一个页面位置的现象。
数据相关:
在执行本条指令的过程中,如果用到的指令、操作数、变址偏移量等正好是前面指令的执行结果,则必须等待前面的指令执行完成,并把结果写到主存或通用寄存器中之后,本条指令才能执行。
流水线方式:
分解为更多的子过程。
Cache:
高速缓冲存储器
二、简答题
(1)试推导并行主存的主存频宽与模体数、转移概率的关系表达式。
(2)试述分页式虚拟存储器与分段式虚拟存储器的含义和区别。
页式管理:
•页式虚拟存储器把虚拟地址空间划分成一个个固定大小的块,每块称为一页,把主存储器的地址空间也按虚拟地址空间同样的大小划分为页。
页是一种逻辑上的划分,它可以由系统软件任意指定。
•虚拟地址空间中的页称为虚页,主存地址空间中的页称为实页。
•每个用户使用一个基址寄存器(在CPU内),通过用户号U可以直接找到与这个用户程序相对应的基址寄存器,从这个基址寄存器中读出页表起始地址。
访问这个页表地址,把得到的主存页号p与虚地址中的页内偏移直接拼接起来得到主存实地址。
•地址映象:
是将每个虚存单元按某种规则(算法)装入(定位于)实存,即建立多用户虚地址Ns与实存地址np之间的对应关系。
•地址变换:
是程序按照这种映象关系装入实存后,在执行时,多用户虚地址Ns如何变换成对应的是地址np。
•页面争用(实页冲突):
发生两个以上的虚页想要进入主存中同一个页面位置的现象。
1.试推导并行主存的主存频宽与模体数、转移概率的关系表达式。
段式管理:
段为程序的逻辑单位
•段表,本身也是段,常驻内存,也可以在辅存,需要时调入主存
–段表结构:
段名、地址、装入位、段长、访问方式。
–段表基址寄存器:
指明段表的启始地址。
•地址映象方法:
每个程序段都从0地址开始编址,长度可长可短,可以在程序执行过程中动态改变程序段的长度。
•地址变换方法:
–由用户号找到基址寄存器
–从基址寄存器中读出段表的起始地址
–把起始地址与多用户虚地址中段号相加得到段表地址
段分段与分页的主要区别
–页是信息的物理单位,段是信息的逻辑单位;
–页的大小固定,段的大小动态变化;
–分页系统中的逻辑地址空间是一维的,分段系统中的是二维的。
–分页系统中不易实现“共享”和“动态链接”,分段则很容易
–表中给出的起始地址与段内偏移D相加就能得到主存实地址
(3)试述全相联映像与直接映像的含义和区别
(4)试述存储体系与存储系统的区别。
存储系统:
计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备(硬件)和算法(软件)所组成的为了满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求的系统,但逻辑上不能构成整体
存储体系:
两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统,从应用程序员看,它是一个存储器
(5)试用图示法说明超标量、超流水线和超长指令字技术原理。
计算机系统结构(三)
一、名词解释:
阻塞式网络同时实现两对或多对入端与出端之间连接时,都有可能因争用数据传送路径而发生冲突。
多处理机系统多处理机具有两个以上的处理机,在操作系统控制下,通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通信网络进行通信。
相联处理机是基于存储器操作并行的SIMD并行处理机。
VLIW超常指令字技术
二、简答题:
(1)试用图示法说明超标量、超流水线和超长指令字技术原理。
(2)试述并行处理机与多处理机的区别。
(3)试述常用的多处理机机间互连形式。
•总线形式
•环形互连形式
•交叉开关形式
•多端口存储器形式
•开关枢纽结构形式
(4)试述常用的三种单级互联网络的互连函数。
1。
立方体单级互联网络
2。
PM2I单级网络
PM2+i(j)=j+2imodN
PM2-i(j)=j-2imodN
3。
混洗交换单级网络
包含两个函数:
混洗、交换
shuffle(pn-1pn-2,,,p1p0)=pn-2,,,p1p0pn-1
三、设16个处理器编号为0,1,2,。
。
。
15,采用单级互联网络组成,当互连函数为:
Cube2、PM2-3、PM2+0、Shuffle、Shuffle(Shuffle)
时,第10号处理器与哪一个处理器相联?
Cube210101110(13)
PM2-32
PM2+014
Shuffle10100101(5)
Shuffle(Shuffle)10100101(5)1010
四、书P22314题
•六、书中:
P222习题15
书P26416题
⏹置WSR全为1,CR全为0,MR的最高位=1,其余=0
⏹若有响应,则所有未响应的字对应的WSR=0;
⏹若无响应,则相应内容CR=1;
⏹重复step1,2,3,重复右边。
⏹最后:
CR就是最小值,WSR就是单元位置。
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