上海交通大学2004年计算机组成原理与系统结构试题.doc

上海交通大学 2004年硕士研究生入学考试 计算机组成和系统结构部分 填空题(每空1分) 设计算机执行程序A的时间为3秒，执行程序B的时间为2秒，程序A和程序B的执行指令数均为107条，该计算机的调和平均性能为_______MIPS。 数据－133的16位补码编码为_______.。 已知x＝10002和y＝10112，用8位补码加减法计算[x]补＋[y]补的结果是_______。 在组相联映像的cache中，用于判断命中与否的标志是_________。 一种浮点数有1位符号位，阶码为7为移码，尾数8位与符号位一起采用原码的规格化表示，基数为2。数据1在这种浮点数格式中的表示为_________。这种浮点数表示的大于1的最小数的数值是_________。 64个结点的二进制超立方体的度是__________，直径等于__________。 层次化存储器结构的设计是依据__________原理。 名词解释(每题2分) 可编程逻辑阵列 虚地址cache (输入输出设备的)统一编址法 问答题 1．(4分)在消息传递型多处理机系统中，数据通信方式有哪几种？这些方式各有什么特点？ 四．计算题 1．(8分)某向量计算机系统中，标量指令的平均CPI是1，向量运算指令的平均CPI是64，系统加快向量运算部件的速度后使向量运算速度提高到原来的2倍。某一测试程序执行时的向量运算指令数量占全部指令数的10％，问该计算机系统运行这个测试程序的整体性能比原来提高多少？ 2．(10分)设x＝5.5，y＝－0.12，用浮点数乘法运算步骤计算xy。浮点数的编码格式是：1位符号位，4位补码的表示的阶码，7位尾数与符号位构成原码编码，运算器中有7位保护位，采用0舍1入的舍入法。 五．分析题 1．(10分)如果以度与直径的乘积作为评价指标，对于k-ary n-cube网络，试分析在结点总数N＝4096时，k分别为2、4、8、16、64的评价指标值，指出哪一种k-ary n-cube网络最好。 2．(18分)对于以下执行序列： load r1, a //r1←Mem[a] add r2, r2, r1 //r2←r2+r1 add r3, r4, r3 //r3←r4+r3 mul r4, r5, r4 //r4←r5*r4 and r6, r7, r4 //r6←r5r4 mul r6, r7, r6 //r6←r7*r6 (1)问程序中存在哪些相关性？ (2)画出该程序在下图所示的超标量指令流水线中执行的时空图(无相关专用通路)，图中每个方框代表一个流水级，其延迟时间是一个流水周期。执行阶段前后都有指令队列(图中未画出)。假定 a．有序执行，有序写回。 b．无序执行，无序写回，指令队列长度足够。 取指阶段 译码阶段 执行阶段 写回阶段 取指1取指2译码1译码2乘法1 取指1 取指2 译码1 译码2 乘法1 乘法2 乘法3 加法1 加法2 逻 辑 访 存 写回1 写回2 六．设计题 1．(14分)用1M×8的存储器芯片设计一个1M×32的存储器，要求存储器能够按字节、16位的字和32位的双字进行访问，字和双字都按对齐方式存储。CPU提供的信号线有地址线A31～A0，数据线D31～D0，访存控制信号MREQ＃，读写控制信号R/W*，字访问模式W和双字访问模式DW控制线。存储器芯片的控制信号有CS*和WE*，请画出此存储器的连接结构图，写出各存储器芯片选择信号的逻辑表达式。