2010年A卷1.計算機系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)從高到低可以分為應(yīng)用語言虛擬機，，操作系統(tǒng)機器級，傳統(tǒng)機器級和。2．并行性包含和二重含義。3．系列機軟件必須保證兼容。4．某計算機系統(tǒng)采用浮點運算部件后，使浮點運算速度提高到原來的20倍，而系統(tǒng)運行某一程序的整體性能提高到原來的5倍，則該程序中浮點操作所占的比例是。系統(tǒng)加速比是。5．由軟件實現(xiàn)的機器稱為。在一個計算機系統(tǒng)中，低層機器的屬性對高層機器的程序員往往是的。1、高級語言虛擬機，匯編語言虛擬機，微程序機器級；2、同時性，并發(fā)性；3、向后；4、84.2%，5；5、虛擬機，透明的；三、計算機系統(tǒng)有三個部件可以改進，這三個部件的加速比如下：部件1加速比＝6；部件2加速比＝4；部件3加速比＝5；（1）如果部件1和部件2的可改進比例為30％和20%，那么當部件3的可改進比例為多少時，系統(tǒng)的加速比才可以達到2？（9分）（2）如果三個部件的可改進比例為30％、10％和12.5％，三個部件同時改進，那么系統(tǒng)加速比是多少？（6分）（1）（3分）（1分）（2分）（3分）（2）（2分）（1分）四、假設(shè)某應(yīng)用程序中有4類操作，通過該進，各操作獲得了不同的性能提高。具體數(shù)據(jù)如下表所示：操作11021操作2202010操作32041（1）該進后，各類操作的加速比分別是多少？（3分）（2）各類操作單獨改進后，程序獲得的加速比分別是多少？（6分）（3）4類操作均改進后，整個程序的加速比是多少（用加速比的定義求解）？（6分）（1）該進后，各類操作的加速比分別是：（1分）（2）各類操作單獨改進后，程序獲得的加速比分別是：操作1單獨改進后，程序獲得的加速比是：（2分）操作2單獨改進后，程序獲得的加速比是：（2分）操作3單獨改進后，程序獲得的加速比是：他們之中最長的時間是72拍，所以向量指令組全部完成需要72拍。（4分）（2）4條向量指令均依次有Vi的先寫后讀相關(guān)（1分），但無源Vi相關(guān)，也無功能部件的使用沖突（1分）。所以，這4條指令可以全部鏈接在一起，進行流水（2分）。（1+6+1）+（1+14+1）+（1+7+1）+（1+6+1）+63=104（拍）（4分）七、Cache-主存存儲層次中，主存由8個塊組成（0－7），Cache為4塊。假設(shè)Cache已先后訪問并預取了主存的第1,2塊，現(xiàn)訪存地址流又為：3,1,5,2,6,5,4。（1）如果Cache存儲器采用全相聯(lián)映象，并采用LRU替換算法。請?zhí)顚懕?Cache存儲器中的Cache使用過程，并標出命中時刻。（3分）表1全相聯(lián)映象的Cache使用過程訪存塊地址流3152654Cache塊0Cache塊1Cache塊2Cache塊3（2）計算以上全相聯(lián)映象Cache存儲器的命中率H。（2分）（3）如果Cache存儲器采用直接映象。請?zhí)顚懕?Cache存儲器中的Cache使用過程，并標出命中時刻。（3分）表2直接映象的Cache使用過程訪存塊地址流3152654Cache塊0Cache塊1Cache塊2Cache塊3（4）計算以上直接映象Cache存儲器的命中率H。（2分）（1）表1全相聯(lián)映象的Cache使用過程（3分）訪存塊地址流3152654Cache塊01111114Cache塊12222222Cache塊23333666Cache塊355555中中中（2）H=3/7=43%（2分）（3）表2直接映象的Cache使用過程（3分）訪存塊地址流3152654Cache塊04Cache塊11155555Cache塊22222666Cache塊33333333中中中（4）H=3/7=43%（2分）

2010年B卷1．存儲器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的基本依據(jù)是程序的原理，它包含和兩方面。2．偽相聯(lián)既能獲得cache的命中率，又能保持cache的命中速度。3．CPU中用來存儲操作數(shù)的存儲單元主要有寄存器、和。4．將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度提高到原來的20倍，但該系統(tǒng)的處理時間僅占整個系統(tǒng)運行時間的40%，則采用此提高性能的方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高到原來的倍。5．虛擬存儲器采用映像規(guī)則，寫策略采用。1、局部性，時間局部性，空間局部性；2、多路組相聯(lián)，直接映像；3、堆棧，累加器；4、1.61；5、全相聯(lián)，寫回策略；三、計算機系統(tǒng)有三個部件可以改進，這三個部件的加速比如下：部件1加速比＝30；部件2加速比＝20；部件3加速比＝10；（1）如果部件1和部件2的可改進比例均為30％，那么當部件3的可改進比例為多少時，系統(tǒng)的加速比才可以達到10？（9分）（2）如果三個部件的可改進比例分別為30％、30％和20％，且3個部件同時改進，那么系統(tǒng)中不可加速部分的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是多少？（6分）（1）（3分）（3分）（3分）（2）（6分）四、假設(shè)某應(yīng)用程序中有3類操作，通過該進，各操作獲得了不同的性能提高。具體數(shù)據(jù)如下表所示：操作11021操作2202010操作32041（1）該進后，各類操作的加速比分別是多少？（3分）（2）各類操作的可改進比例分別是多少？（4分）（3）4類操作均改進后，整個程序的加速比是多少（用加速比的公式求解）？（8分）（1）該進后，各類操作的加速比分別是：（1分）（1分）（1分）（2）各類操作的可改進比例分別是：（1分）（1分）（2分）（3）4類操作均改進后，整個程序的加速比是（沒有用公式求解，該小題0分）：（3分）（2分）（3分）五、現(xiàn)有3段流水線，各段經(jīng)過的時間依次為△3t，△t，△2t，（1）分別計算在連續(xù)輸入3條指令時和30條指令時的吞吐率和效率。（5分）（2）采用重復設(shè)置瓶頸段的方式改進該流水線，改進后同時輸入3條指令和30條指令時分別計算其吞吐率和效率。（5分）（3）通過對（1）,（2）兩小題的計算比較可得出什么結(jié)論？（5分）（1）（為瓶頸段時間）（1分）當連續(xù)輸入3條指令時（1分）（1分）當連續(xù)輸入30條指令時（1分）（1分）（2）將瓶頸段第一段重復設(shè)置3個，第三段重復設(shè)置2個。（1分）當連續(xù)輸入3條指令時（1分）（1分）當連續(xù)輸入30條指令時（1分）（1分）（3）結(jié)論：在流水線中，無論瓶頸段是否被消除（2分），只有當連續(xù)輸入流水線的指令越多時，流水線的實際吞吐率和效率才會提高。六、設(shè)向量長度為64，在CRAY-1機上所用浮點功能部件的執(zhí)行時間分別為：相加6拍，相乘7拍，求倒數(shù)14拍，從存儲器讀數(shù)6拍，打入寄存器及啟動功能部件各1拍。問下列各指令組，組內(nèi)的哪些指令可以鏈接？哪些指令不能鏈接？不能鏈接的原因是什么？分別計算出各指令組全部完成所需要的拍數(shù)。（1）V0←存儲器V2←V0*V1V3←V2+V0V5←V3+V4（8分）（2）V2←V0*V1V3←存儲器V4←V2+V3（7分）（1）第1條向量指令與第2條向量指令之間有V0的先寫后讀相關(guān)，兩者可以鏈接（2分）。第3條向量指令與第2條向量指令之間有源向量寄存器組V0的沖突，它們之間只能串行（1分）。第3條向量指令與第4條向量指令之間有加法功能部件的使用沖突，它們之間也只能串行（1分）。（1+6+1）+（1+7+1）+63+（1+6+1）+63+（1+6+1）+63=222（拍）（4分）（2）3條向量指令之間沒有功能部件的使用沖突（1分），但是第1，2條兩條向量指令與第3條向量指令之間有V2和V3的先寫后讀相關(guān)（1分）。只要讓第1條向量指令較第2條向量指令提前1拍啟動，則第1，2兩條向量指令的第1個結(jié)果元素就可被同時鏈入到第3條向量指令中（1分）。（拍）（4分）七、Cache-主存存儲層次中，主存由8個塊組成（0－7），Cache為4塊。假設(shè)Cache已先后訪問并預取了主存的第4,2塊，現(xiàn)訪存地址流又為：5,1,5,2,6,3,4。（1）如果Cache存儲器采用全相聯(lián)映象，并采用LRU替換算法。請?zhí)顚懕?Cache存儲器中的Cache使用過程，并標出命中時刻。（3分）表1全相聯(lián)映象的Cache使用過程訪存塊地址流5152634Cache塊0Cache塊1Cache塊2Cache塊3（2）計算以上全相聯(lián)映象Cache存儲器的失效率F。