《计算机系统结构》练习题C.doc
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《计算机系统结构》练习题C
一、填空题
Flynn分类法将计算机系统结构分成四类,即( )、( )、( )、( )。
软件兼容有( )、( )、( )、( )四种,其中( )是系列机的根本特征。
相关有三种类型,包括( )、( )、( )。
存储层次结构设计技术的基本依据是( ),它包括( )和( )。
“主存-辅存”层次的目的是为了弥补主存的( )的不足;“Cache-主存”层次的目的是为了弥补主存( )的不足。
二. 简要回答下列各题
指令集结构设计所涉及的内容有哪些?台400MHz的计算机执行标准测试程序,程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下:
指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数 整数 45000 1 数据传送 75000 2 浮点 8000 4 分支 1500 2 求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
有一指令流水线如下所示
求连续输入10条指令,该流水线的实际吞吐率和效率;
该流水线的“瓶颈”在哪一段?
给定以下的假设,
理想Cache情况下的CPI为2.0,时钟周期为2ns,平均每条指令访存1.次;
两Cache容量均为64KB;
这两种Cache的失效开销都是80ns;
命中时间为1个时钟周期;64KB直接映象Cache的失效率为1.4%,64KB两路组相联Cache的失效率为1.0%组相联Cache中的多路选择器使CPU的时钟周期增加了10%直接映象Cache和两路组相联Cache的平均访问时间直接映象Cache和两路组相联Cache的CPU。
软件兼容有(向上兼容)、(向下兼容)、(向前兼容)、(向后兼容)四种,其中(向后兼容)是系列机的根本特征。
相关有三种类型,包括(数据相关)、(名相关)、(控制相关)。
存储层次结构设计技术的基本依据是(程序局部性原理),它包括(时间局部性)和(空间局部性)。
“主存-辅存”层次的目的是为了弥补主存的( 容量 )的不足;“Cache-主存”层次的目的是为了弥补主存( 速度 )的不足。
二. 简要回答下列各题
指令集结构设计所涉及的内容有哪些?任何一层存储器中的都是其下一层(离CPU更远的一层)存储器中的子集。各段时间应尽相等台400MHz的计算机执行标准测试程序,程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下:
指令类型 指令执行数量 平均时钟周期数 整数 45000 1 数据传送 75000 2 浮点 8000 4 分支 1500 2 求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
CPI =(45000×1+75000×2+8000×4+1500×2) / 129500=1.776
(2)MIPS速率=f/ CPI =400/1.776 =225.225MIPS
(3)程序执行时间= (45000×1+75000×2+8000×4+1500×2)/400=575s
四. 有一指令流水线如下所示
求连续输入10条指令,该流水线的实际吞吐率和效率;
该流水线的“瓶颈”在哪一段?
(2)瓶颈在3、4段。
五.一个字节多路通道连接有6台设备,它们的数据传输率如下表所示。
设备名称 D1 D2 D3 D4 D5 D6 数据传输速率(B/ms) 50 50 40 25 25 10 计算该通道的实际工作流量。
若通道的最大流量等于实际工作流量,求通道的工作周期Ts+TD。
解:(1)通道实际流量为
(2)由于通道的最大流量等于实际工作流量,即有
可得,通道的工作周期Ts+TD = 5μs。
六.
1、计算机系统有3个部件可以改进,这3个部件的加速比如下:
部件加速比S1 = 30, 部件加速比 S2=20, 部件加速比S3=10
问:(1) 简述Amdahl定律。
(2) 如果部件1和部件2的可改进比例分别为30%,那么当部件3的可改进比例为多少时,系统的加速比才能超过10?
(3)如果3个部件的可改进比例分别为30%、30%和20%, 3个部件同时改进,那么系统中不可改进部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?
答: (1)Amdahl定律指出:加速某个部件执行速度所能获得的系统性能加速比,受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。
(2)在多个部件可改进情况下,Amdahl定理的扩展:
已知S1=30,S2=20,S3=10,Sn=10,F1=0.3,F2=0.3,得:
得F3=0.36,即部件3的可改进比例为36%。
(3)设系统改进前的执行时间为T,则3个部件改进前的执行
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