12CA课堂作业1

2020/3/311.模拟a.用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统b.指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器2.仿真a.用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法b.每条指令的平均时钟周期数3.MIPSa.它表示每秒百万指令条数b.每秒百万次浮点操作次数4.MFLOPSa.每秒百万次浮点操作次数b.计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（一）单选题2020/3/321.想在系列机中发展一种新型号机器，你认为将CPU与主存之间的数据通路宽度由16位扩到32位，以加快主机内部信息的传送。可以考虑的，还是不行的？为什么？（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（二）2020/3/331.假定我们将某一执行部件改进后速度提高10倍。改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%。则改进后，获得的加速比Sp是多少？（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（三）2020/3/341.假定我们将一执行部件的40%改进后速度提高10倍。则改进后，获得的加速比Sp是多少？（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（三）2020/3/35尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（还要写出16进值编码）。（1）最大尾数（2）最小正尾数（3）最小尾数（4）最大负尾数（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（四）2020/3/36尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（还要写出16进值编码）。（5）最大阶码（6）最小阶码（7）最大正数（8）最小正数（9）最大负数（10）最小负数（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（五）2020/3/37尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6（不包括符号位），阶码字长q=6（不包括符号位），为数基值rm=16，阶码基值re=2。对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据（对于11项，还要写出16进值编码）。（11）浮点零（12）表数精度（13）表数效率（14）能表示的规格化浮点数个数课堂作业（六）2020/3/38证明在浮点数的字长和表数范围一定时，尾数基值rm取2或4具有最高的表精度。（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（六*）2020/3/39一台模型机共有7条指令，各指令的使用频度分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%，2%，(1)要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）课堂作业（七）2020/3/310课堂作业（八）一台模型机共有7条指令，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。设计8位字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于正、负127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。(请计算机五班的同学，将本题答案写在纸条上，下课后交到讲台上，并写好班级、学号、姓名）2020/3/311一台计算机系统要求浮点数的精度不低于10-7.2，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。(1)设计这种浮点数的格式(2)计算（1）所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。课堂作业（九）2020/3/312课堂作业（十）1、2-4-6扩展编码方法的最短码长是（）位，最长码长是（）位。最多可编码的码点数为（）个。同学们的答案有：276、10、84、32、21、62、66、40、41、44、63、60、16、81、36、22、61、46请计算全体同学，将本题答案写在纸条上，下课后交到讲台上，并写好班级、学号、姓名）2020/3/313课堂作业（十）一个由25台计算机组成的Cluster系统的指令内部由4个PentiumIII700M，其指令峰值速度为（）。（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/314Pentium5CPU主频为3G，假设满负荷情况下，输出输入设备需要输入输出1GW/s，一条指令平均需要两个数据，内存频率为1333MHz，请你计算CPU与存储器提供数据和指令速度平衡吗？相差多少倍？课堂作业（十）（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/3151、请回答下列问题:在许多早期处理机中,为什么采用微程序设计方法?为什么现代处理机较少采用该方法?2、按Cache地址映像的块冲突概率从高到低的顺序是().A、全相联映像、直接映像、组相联映像B、组相联映像、直接映像、全相联映像C、直接映像、组相联映像、全相联映像D、全相联映像、组相联映像、直接映像课堂作业（十）（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/316一、对于一个采用组相联映象方式和FIFO替换算法的Cache，发现它的等效访问时间太长；为此，提出如下改进建议：(1)增大主存的容量。(2)提高主存的速度。(3)增大Cache的容量。(4)Cache的总容量和块大小不变，增大组的大小。请分析以上改进建议对等效访问时间有何影响，其影响的程度如何？课堂作业（十一）（请网络工程专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/3171、不属于堆栈算法的是()A、FIFO算法B、LFU算法C、OPT算法D、LRU算法2、与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）A、访存页地址流B、页面替换算法C、主存的容量D、辅存的容量课堂作业（十二）（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/318一、对于一个采用组相联映象方式和FIFO替换算法的Cache，发现它的等效访问时间太长；为此，提出如下改进建议：(1)Cache的总容量和组大小不变，增大块的大小。(2)提高Cache的速度。(3)Cache的总容量和块大小不变，增加组数。(4)替换算法由FIFO该为LFU。请分析以上改进建议对等效访问时间有何影响，其影响的程度如何？课堂作业（十三）（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/319课堂作业（十四）1．有4个中断源D1、D2、D3和D4，它们的中断优先级从高到低分别是1级、2级、3级和4级。这些中断源的正常中断屏蔽码和改变后的中断屏蔽码见下所示，每个中断源1位，共4位屏蔽码（1表示该中断源被屏蔽，0表示该中断源开放）。当D1、D2、D3、D4这4个中断源同时发出中断请求时，试画出处理机响应中断源的中断服务请求和实际运行中断服务程序过程的示意图。（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/3201、一个字节多路通道连接D1、D2、D3、D4、D5共5台，这些设备分别每10μs、30μs、30μs、50μs和75μs向通道发出一次数据传送的服务请求。回答下列问题：(1)计算这个字节多路通道的实际流量和工作周期。(2)如果设计字节多路通道的最大流量正好等于实际流量，并假定对数据传输率高的设备，通道响应它的数据传送请求的优先级也高。5台设备在0时刻同时向通道发出第一次传送数据的请求，并在以后的时间里按照各自的数据传输率连续工作。画出通道分时为各台设备服务的时间关系图，并计算这个字节多路通道处理完各台设备的第一次数据传送请求的时刻。(3)从时间关系图上发现什么问题？如何解决这个问题？课堂作业（十五）（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/321课堂作业（十六）1.设有下列流水线预约表：分别写出禁止表F、冲突向量C、画出状态转换图，求出最小平均延迟及流水线的最大吞吐率（假设流水线的时钟周期为τ=20ns）。1234S1XXS2XS3X（请计算机科学与技术专业的同学，将本题答案写在纸条上，并写好班级、学号、姓名，下课后以班为单位交到讲台上。）2020/3/322课堂作业（十六*）1．设有5段流水线处理机的预约表如下：(1)列出禁止等待时间和冲突向量集。(2)画出状态转换图，说明不引起流水线冲突的所有可能的启动序列（循环）。(3)根据状态图列出所有简单循环。(4)从简单循环中找出迫切循环。(5)使用此流水线时，列出可允许的最小恒定循环。(6)该流水线的最大吞吐率是多少？(7)如果使用最小恒定循环，则吞吐率是多少？123456S1XXS2XXS3XS4XS5XX请计算机全体同学，将本题答案写在纸条上，下课后交到讲台上，并写好班级、学号、姓名）2006年11月21日2020/3/323课堂作业（十七*）2.设有两个向量A和B,各有5个元素,要在如下图所示的静态双功能流水线上,计算向量积,其中,1235组成加法流水线,145组成乘法.又设每个流水线所经过的时间均为,并设每个部件的输出有足够寄存器存放中间结果.请算出实际的加速比.吞吐率和效率.iiiicbaxf)()(51t12354Xy2020/3/324课堂作业（十七*）1.设有两个向量A和B,各有5个元素,要在如下图所示的静态双功能流水线上,计算向量积,其中,1235组成加法流水线,145组成乘法.又设每个流水线所经过的时间均为,并设每个部件的输出有足够寄存器存放中间结果。请算出实际的加速比、吞吐率和效率。iiibaBA51t12354Xy2020/3/325课堂作业（十七）一动态多功能流水线由６个功能段组成，如下图所示。其中：S1、S4、S5、S6组成乘法流水线，S1、S2、S3、S6组成加法流水线，各个功能段时间均为50ns。假定该流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：（1）请画出其处理过程的时空图。（2）计算其实际吞吐率，加速比和效率。S1S2S3S4S5S612151iiiizyxf2020/3/326课堂作业（十八）1、假设一条指令的执行过程分为取指令、分析和执行三段，每一段的时间分别为△t、2△t和3△t。在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。(1)顺序执行方式。(2)取指令、分析和执行重叠。请计算机四班的同学，将本题答案写在纸条上，下课后交到讲台上，并写好班级、学号、姓名）2020/3/327课堂作业（十九）1.写出16台处理机由ILLIAC互连函数互联网络的互联函数.给出任何处理机PUi与其它处理机直接互连的处理机的编号的一般表达式。简答题(1)什么是MIPS(2)什么是虫蚀寻径(wormhole)(3)向量处理机的结构有哪几种?向量处理机性