同等學(xué)力計(jì)算機(jī)綜合學(xué)科試題及解析—專業(yè)知識(shí)課程

　　一、填空題(共6分，每空1分)

　　1. 一個(gè)模m=32 的多體存儲(chǔ)器，其總?cè)萘繛?M字，對(duì)給定的二進(jìn)制地址11010011110101110101，若采用低位交叉編址，則該存儲(chǔ)單元的體號(hào)(二進(jìn)制表示)為10101 。體內(nèi)地址(二進(jìn)制表示)為110100111101011 ;若采用高位交叉編址，則體號(hào)為11010 ，體內(nèi)地址為011110110110101 。

　　2. 用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)16個(gè)處理機(jī)，編號(hào)為0~15，若互連函數(shù)為Cube2(Cube0)，則7號(hào)處理器連至2 號(hào)處理器，若互聯(lián)函數(shù)為PM2+3，則7號(hào)處理器連至15 號(hào)處理器。

　　二、計(jì)算題(5分)

　　假設(shè)某程序不計(jì)訪存時(shí)間的指令執(zhí)行時(shí)間都為2個(gè)時(shí)鐘周期，平均每條指令訪存1.33次，增設(shè)Cache后，程序訪存命中Cache的概率為98%，命中Cache時(shí)指令用于訪存所需時(shí)間為50個(gè)時(shí)鐘周期，請(qǐng)分別計(jì)算不設(shè)置Cache和增設(shè)Cache兩種情況下的程序的平均指令執(zhí)行時(shí)間，以及增設(shè)Cache相對(duì)于不設(shè)置Cache的加速比。解析：不設(shè)置Cache時(shí)，平均每條指令訪存所需時(shí)間為：

　　55*1.33=66.5時(shí)鐘周期

　　不計(jì)訪存時(shí)間的指令平均執(zhí)行時(shí)間為2個(gè)時(shí)鐘周期，所以，包括訪存時(shí)間在內(nèi)的指令平均時(shí)鐘周期數(shù)

　　CPIm=66.5+2=68.5時(shí)鐘周期

　　增設(shè)Cache后，平均每條指令一次訪存所需時(shí)間

　　T=HTc+(1-H)Tm=(0.98*2+(1-0.98)*50)=2.96時(shí)鐘周期

　　包括訪存時(shí)間在內(nèi)的平均時(shí)鐘周期數(shù)

　　CPI=2.96*1.33+2=5.93時(shí)鐘周期

　　增設(shè)Cache相對(duì)于不設(shè)置Cache的加速比為：

　　S=CPIm/CPI=68.5/5.93=11.6

　　三、設(shè)計(jì)題(9分) 一個(gè)處理機(jī)共有10條指令，各指令在程序中出現(xiàn)的概率如下表所示：

　　解析：計(jì)算表達(dá)式需要10次乘和9次加，其乘加的順序?qū)λ俣葲](méi)有影響，因此最小計(jì)算時(shí)間為：4*10+2*9=58

　　2.(3分)一臺(tái)由 8個(gè)PE(PE0，PE1，„„，PE7)構(gòu)成的SIMD計(jì)算機(jī)，8個(gè)PE連成單

　　向環(huán)結(jié)構(gòu)。每個(gè)PE用一個(gè)時(shí)間單位可以將數(shù)據(jù)直接送到其相鄰的PE。操作數(shù)xi和yi最初存放在PEi mod 8(i=0,1,2,„„9)中，每個(gè)PE可以在不同時(shí)刻執(zhí)行加法或乘法運(yùn)算，求f的最小計(jì)算時(shí)間。

　　解析：為減少傳送步距，在運(yùn)算過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整其互聯(lián)關(guān)系，時(shí)空?qǐng)D如圖所示： 由時(shí)空?qǐng)D可得，全部完成計(jì)算需要18拍。