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一、名词解释

1． AMP

【答案】同构多核处理机可以构成非对称

也可以采用异构多核和共享存储器构成。

2． 空间并行

【答案】空间并行即资源重复。在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜，通过重复设置硬件资源，大幅度提高计 算机系统的性能。随着硬件价格的降低，资源重复在单处理机中通过部件冗余、多存储体等方式被广泛应用，而多处理机本身就是实施“资源重复”原理的结果。 多核结构。若处理机芯片内部是同构多核，但多核系统每个核运行一个独立的操作系统或同一操作系统的独立实例，那就变成非对称多核。

二、简答题

3． 在一个进程的执行过程中，是否其所有页面都必须处在主存中？

【答案】在有虚拟存储管理系统中，程序不是一次整体装入内存才运行，所以不是所有页面都必须处在主存中， 而是根据程序的局部性，有的页面在主存，有的页面在辅存。

4． 数字计算机如何分类? 分类的依据是什么？

【答案】数字计算机可分为专用计算机和通用计算机，分类依据是计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性。

5． 说明存储器总线周期与总线周期的异同点。

【答案】存储总线周期用于对内存读写，

6． 比较数字计算机和模拟计算机的特点。

【答案】（1）模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的，用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式；

（2）数字计算机是在算盘的基础上发展起来的，采用数字表示数量的大小，其主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算，用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制

总线周期用于对接口中的端口进行读写。

的控制方式；

（3）与模拟计算机相比，数字计算机的精度高，数据存储量大，逻辑判断能力强。

7． 数字计算机有哪些主要应用？

【答案】数字计算机的主要应用有：科学计算、自动控制、测量和测试、信息处理、教育和卫生、家用电器、人工智能。

三、计算题

8． 某处理机主频为40MHz ，数据总线64位，总线仲裁和地址传送需要2个时钟周期，cache 行大小为32字节，主存访问时间为100ns 。

（1） cache 读操作缺失的延迟时间是多少？

（2）总线带宽是多少？

（3）如果用该处理机组成多处理机系统，并将一个cache 行的数据传输至另一个处理机，已知通信建立时间为2两，处理机间数据传输带宽为

多少？

【答案】（1）时钟周期=

次总线传输。

cache 读操作缺失延迟=总线仲裁时间+主存读操作时间+总线传输时间

（2）总线带宽

远程操作的总延迟时间=通信建立时间+处理机间数据传输时间

（3）有效数据传输带宽

一次总线传输的字节数=64/8=8，一个cache

行需那么远程操作的有效数据传输带宽是

四、综合应用题

9． 某16位计算机中，带符号整数用补码表示，数据Cache 和指令Cache 分离。表给出了指令系统中部分指令格式，其中Rs 和Rd 表示寄存器，mem 表示存储单元地址，（X ）表示寄存器X 或存储单元X 的内容。

表指令系统中部分指令格式

该计算机采用5段流水方式执行指令，各流水段分别是取指（IF ）、译码/读寄存器（ID ）、执

，流水线采用“按序发射，行/计算有效地址（EX ）、访问存储器（M ）和结果写回寄存器（WB ）

按序完成”方式，没有采用转发技术处理数据相关，并且同一个寄存器的读和写操作不能在同一

个时钟周期内进行。请回答下列问题。

（1）若int 型变量x 的值为-513, 存放在寄存器R1中，则执行指令“SHRR1”后，R1的内容是多少？（用十六进制表示）

（2）若某个时间段中，有连续的4条指令进入流水线，在其执行过程中没有发生任何阻塞，则执行这4条指令所需的时钟周期数为多少？

（3）若高级语言程序中某赋值语句为x=a+b，x 、a 和b 均为int 型变量，它们的存储单元地址分别表示为[x]、[a]和[b]。该语句对应的指令序列及其在指令流水线中的执行过程如图1所示。则这4条指令执行过程中，的ID 段和的IF 段被阻塞的原因各是什么？

图1 指令序列及其执行过程示意图

（4）若高级语言程序中某赋值语句为

单元地址分别表示为

【答案】

（1）x

的机器码为即指令执行前（Rl ）=FDFFH, 右移lwei

后为

即指令执行后（Rl ）=FEFFH。

（2）至少需要5+（4-1）=8个时钟周期数。

（3）段被阻塞的原因：因为

段被阻塞的原因：因为（4）都存在数据相关，需等到将结果写回寄存器后，才能读寄存器内容，所以13的ID 段被阻塞。

杓前一条指令在ID 段被阻塞，所以的IF 段被阻塞。 讨应的指令序列为：

这5条指令在流水线中的执行过程如下图2所示，执行 语句最少需要17个时钟周期。x 和a 均为类型变量，它们的存储

则执行这条语句至少需要多少个时钟周期? 要求模仿图画出这条语句对应的指令序列及其在流水线中的执行过程示意图。