福建师范大学2020年8月课程考试《计算机体系结构》作业考核试题[答案]

福建师范大学2020年8月课程考试《计算机体系结构》作业考核试题[答案]满分答案

《计算机体系结构》期末考试A卷
 
 
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一、填空题（每空1分，共14分）
1.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：          ，          ，          。
2. 虚拟存储器的三种管理方式是          ，          和
         

从主存的角度来看，“Cache—主存”层次的目的是为了       ， 而“主存—辅存”层次的目的是为了         

正确答案:----

4.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。
5.当代计算机体系结构的概念包括          、            和           三个方面的内容
 

名词解释（每题2分，共16分）

 
计算机体系结构：
 
                                                
兼容机：
 
 
写直达法：
 
 
 
高速缓冲存储器:
 
 
延迟转移技术：
 
 
线性流水线：
 
 
流水线的吞吐率：
 
 
并行性：
 

简答题(每题5分，共30分）

 

如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第一级的一条指令需K(ns)时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要用多少时间(ns)?

 
 

根据Amdahl定律，系统加速比由哪两个因素决定？ 
 

正确选项:----

 

简述组相联映象规则。

 
 

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？

 

按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为哪两类？

 

Flynn分类法是根据什么对计算机进行分类的？将计算机分成哪几类？
 

四、问答与计算题（第1题10分，第2、3题每题15分共40分）
 

一个有快表和慢表的页式虚拟存储器，最多有64个用户，每个用户最多要用1024个页面，每页4K字节，主存容量8M字节。

（1）写出多用户虚地址的格式，并标出各字段的长度。
（2）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。
（3）快表的字长为多少位？分几个字段？各字段的长度为多少位？
（4）慢表的容量是多少个存储字？每个存储字的长度为多少位？
 
 

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。
 
 
3.动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图：

 
其中，S1、S4、S5、S6组成乘法流水线，S1、S2、S3、S6组成加法流水线，各个功能段时间均为50ns，假设该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够的缓冲寄存器，若以最快的方式用该流水计算：

画出时空图；