《清华大学1999年研究生考试计算机体系结构和组成.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清华大学1999年研究生考试计算机体系结构和组成.doc（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、（10分）有三个Cache存储器，每个由4个Block组成，每个Block只有一个字，第一个Cache存储器采用全相连映象，第二个Cache存储器采用2-way组相连映象，第三个Cache存储器采用直接相连映象。下面是程序执行过程中的Block地址流。0，8，0，6，8请计算三种结构的缺失次数各为多少？二、（10分）假设我们有一个需要运行100秒的标准程序，其中有90秒是CPU时间而剩下的是I/O占用的时间。如果在以后的5年中，CPU速度每年可以提高50%且I/O时间保持不变，那么5年后我们的程序要耗费多少时间。三、（10分）某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，
2、其他指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下：表1指令类型指令所占比例CPI算逻指令43% 1Load指令21% 2Store指令12% 2转移指令24% 2求上述情况下的平均CPI.假设程序由M条指令组成。算逻运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算逻指令执行前用Load指令从存储器中取到寄存器中。因此有人建议增加另一种算逻指令，其特点是一个操作数取字寄存器，另一个操作数取自存储器，即寄存器存储器类型，假设这种指令的CPI等于2.同时，转移指令的CPI变为3.求新指令系统的平均CPI.四、（10分）假定我们有一台计算机，如果
3、所有的cache访问都命中的话，它的CPI是2.0.唯一的数据访问指令是store和load，它们占指令总数的40%，不命中损失是25个时钟周期，不命中率是2%.如果所有的指令访问cache都命中的话，那么机器的速度是存在cache不命中的多少倍？五、（10分）假定在1000次内存访问中，在第一级Cache中有40次缺失，在第二级Cache中有20次缺失。两种缺失率分别为多少？六、（10分）运行Solaris 2.3系统的两台SPARC 10计算机可由两种不同的互连网络连接起来，通过TCP/IP通信。它们的测试结果如下（表2）：表2以太网ATMBandwidth from node to ne
4、twork 1.125MB/S 10MB/SInterconnect latency 15us 50usHW ltency to/from network 6us 6usSW overhead sending to network 200us 207usSW overhead receiving from network 251us 360us从一个接点传送一个250字节的信息包到另一个接点的总时延各为多少？七、（15分）一动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图（图4）：图4其中：S1、S4、S5、S6组成乘法流水线，S1、S2、S3、S6组成加法流水线，每个功能段时间均为50ns.假定该流
5、水线的输出结果可以直接返回流水线输入端，而且设置有足够的缓冲寄存器。若按照最快的方式用该流水线计算。请画出其处理过程的时空图。计算其实际吞吐率，加速比和效率。八、（10分）假定我们正在考虑两种条件转移指令的设计方法，这两种方法如下：CPU A：先通过一条比较指令设置条件码A，再用一条分支指令检测条件码。CPU B：比较操作包含在分支指令中。在两种CPU中，条件转移指令都需要两个时钟周期，所有其它指令都需要一个时钟周期。在CPU A中，全部指令的20%是条件转移指令，因为每次条件转移都需要一次比较，所以比较指令约占所有指令的20%，因为CPU A不需要在转移中包含分支，所以它的时钟频率是CPU B的1.25倍。哪一种CPU更快？如果CPU A的时钟频率只是CPU B的1.1倍，结果又是多少？九、（15分）一个由高速缓冲存储器与主存储器组成的二级存储系统。已知主存容量为1MB，缓存容量为32KB，采用组相联方式进行地址映象与变换，主存与缓存的每一块为64B，缓存共分8组。（1）写出主存与缓存的地址格式。（地址码长度及各字段名称与位数）。（5分）（2）假定Cache的存取周期为20ns，命中率为0.95，希望采用Cache后的加速比大于10，那么要求主存储器的存取速度应大于多少？（10分）
