計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與配置練習(xí)試卷1

一、中文選擇題（本題共76題，每題7.0分，共76

分。）

1、若某計(jì)算機(jī)是由4個(gè)部件串/并聯(lián)構(gòu)成，如圖4-2所示。且每一部件的可靠度R

圖串川:聯(lián)冗余部件模型圖

都是0.9,則該計(jì)算機(jī)的可靠度為4-2

A、0.980

B、0.990

C、0.995

D、0.999

標(biāo)準(zhǔn)答案:A

知識(shí)點(diǎn)解析?：對于本試題的解答思路如下，①先將部件R1和R2看成一個(gè)并聯(lián)系

統(tǒng)，該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度R⑴=2x0.9-0.92=1.8-0.81=0.99。②同理，將部件R3和

R4看成一個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)，該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度也為0.99。③接著將圖4-2的模型圖

看成兩個(gè)可靠度為0.99并聯(lián)系統(tǒng)的串聯(lián)組成。則該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠度為

R（l）=0.99x0.99=0.9801o

2、1臺(tái)服務(wù)器、3臺(tái)客戶機(jī)和2臺(tái)打印機(jī)構(gòu)成了一個(gè)局域網(wǎng)（如圖4-7所示）。在該

系統(tǒng)中，服務(wù)器根據(jù)某臺(tái)客戶機(jī)的請求，將數(shù)據(jù)在一臺(tái)打印機(jī)上輸出。設(shè)服務(wù)器、

各客戶機(jī)及各打印機(jī)的可用性分別為a、b、c,則該系統(tǒng)的可用性為

客戶機(jī)L打印機(jī)1客戶搬打E|極宓戶搬

圖4-7某局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

A、ab3c3

B、a(l-b3)(l-c2)

C、a(l-b)3(l-c)2

D、a(l-(l-b3))(l-(l-c)2)

標(biāo)準(zhǔn)答案：D

知識(shí)點(diǎn)解析：在圖4-7所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中，可將2臺(tái)打印機(jī)看成是一個(gè)并聯(lián)子系

統(tǒng)(該并聯(lián)子系統(tǒng)的可用性為l-(l-c)(l-c)=l-(l-c)2),3臺(tái)客戶機(jī)也看成是一個(gè)并聯(lián)

3

子系統(tǒng)(此并聯(lián)子系統(tǒng)的可用性為l-(l-b)(l-b)(l-b)=l-(l-b)o依據(jù)題意“在該系統(tǒng)

中，服務(wù)器根據(jù)某臺(tái)客戶機(jī)的請求，將數(shù)據(jù)在一臺(tái)打印機(jī)上輸出”可知，服務(wù)器、

客戶機(jī)子系統(tǒng)及打印機(jī)子系統(tǒng)呈串聯(lián)形式，因此該系統(tǒng)的總的可用性為

b3))(l-(l-c)2)o

3、設(shè)系統(tǒng)的失效率為入，則系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間：MTBF為。

A、1/X

B、2入

C、X2

D、1+X

標(biāo)準(zhǔn)答案：A

知識(shí)之解析：計(jì)算機(jī)可靠性是指在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能正確

運(yùn)行的概率，一般用平均故障間隔時(shí)間(MTBF)來度量。若設(shè)系統(tǒng)的失效率為篙

則系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間MTBF=1/X,其單位為h(小時(shí))。

4、在下列所示系統(tǒng)中每個(gè)部件的可靠度都等于R(OVRVl),則通過分析比較就可

A、

B、

C、

D、

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：假設(shè)系統(tǒng)中每個(gè)部件的可靠度RI=O.9(O<R<1)。對于選項(xiàng)A的系統(tǒng)

是一個(gè)串/并聯(lián)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的可靠度R=1-(1-R1xR1)2=2R12-R12=2X0.92-

0.94=0.9639O對于選項(xiàng)B的串/并聯(lián)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的可靠度R=(l-(1-

R1)2)2=R12(R12-4R12+4)=0.92X(0.92-4X0.9+4)=0.9801。對比選項(xiàng)B和選項(xiàng)c的串/

并聯(lián)系統(tǒng)，由于選項(xiàng)C的串/并聯(lián)系統(tǒng)中間增加了一個(gè)部件，其系統(tǒng)的可靠度尺的

取值范圍是：0.9639<R<0.9801o對于選項(xiàng)D的昌/并聯(lián)系統(tǒng)，其系統(tǒng)的可靠度：

R=(1-(1-R1)2)R=R12(2-R1)=0.92X(2-0.9)=0.891o比較以上分析結(jié)果可知，選項(xiàng)B的

系統(tǒng)可靠度最高。

5、某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由子系統(tǒng)A、B、C串聯(lián)而成，它們的壽命均服從指數(shù)分布，其

中子系統(tǒng)A、B的MTBP分另I」是200h、400ho現(xiàn)要求整個(gè)系統(tǒng)的MTBF在100h以

上，則子系統(tǒng)C的MTBF至少為h。

A、50

B、200

C、400

D、700

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：對于本試題的解答思路如下：①利用公式,可分別計(jì)算出A、

B這兩個(gè)子系統(tǒng)的失效率而、世和整個(gè)系統(tǒng)的失效率晨

Aa=---=0,005,入b=」一=0.0025,A=——=0.01

200b400bI00h②然后再根據(jù)公式

D、0.999

標(biāo)準(zhǔn)答案：

知識(shí)之解析?A：該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)是一個(gè)典型的串/并聯(lián)結(jié)構(gòu)。其中，部件

R1至R3的千小時(shí)可靠度均為0.6,這3個(gè)部件所組成的并聯(lián)系統(tǒng)的千小時(shí)可靠度

約為1-(1-Rl)x(l-R2)x(l-R3)=l-(1-R1尸=1-(1-0.6)3=0.936。同理可得，部件R4?R6

所組成的并聯(lián)系統(tǒng)的千小時(shí)可靠度約為1-(1-R4)X(1-R5)X(1-R6)=1-(1-R4)3=1-(1-

0.7)3=0.973。因此，整個(gè)系統(tǒng)的千小時(shí)可靠度約為(1-(1-R1)3)X(1-(1?

R4)3)XR7=0.936X0.973X0.95~0.8652O

8、若某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由500個(gè)元器件構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)，且每個(gè)元器件的失效率均

為10?7/h,在不考慮其他因素對可靠性的影響時(shí)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的MTBF為

______小時(shí)。

A、2xl04

B、5X104

C、2xl05

D、5xl05

標(biāo)準(zhǔn)答案：A

知識(shí)點(diǎn)解析：根據(jù)題意，由500個(gè)元器件構(gòu)成的串聯(lián)訂算機(jī)系統(tǒng)的總失效率為各元

器件的失效率的和，即為500xI0-7/h=5xl(y5/h。在不考慮其他因素對可靠性的影

響時(shí)，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間可定義為該系統(tǒng)失效率的倒數(shù)，因此該

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)為2xl04ho

9、數(shù)據(jù)處理流水線如圖4-11所示。若每隔加流入一個(gè)數(shù)據(jù)，連續(xù)流入4個(gè)數(shù)據(jù),

則該流水線的電際吞劣率為______

續(xù)|總“「S2||S3|S4.4n

J/di4，At

圖某數(shù)據(jù)處理流水戰(zhàn)示造圖

2345

A.------B.—C."D.------

7At74747&

A、

B、

C、

D、

標(biāo)準(zhǔn)答案：c

知識(shí)點(diǎn)。析：將部件分解、隔離，且讓指令分步驟在不同部件中重疊執(zhí)行是實(shí)現(xiàn)流

水線結(jié)構(gòu)的核心思想。流水線的主要性能參數(shù)有：吞吐率、加速比、效率等。其

中，吞吐率是指單位時(shí)間內(nèi)能處理的指令條數(shù)或能輸出的結(jié)果量。吞吐率越高，計(jì)

算機(jī)系統(tǒng)的處理能力就越強(qiáng)。吞吐率的基本計(jì)算公式是:式中，n為完成

任務(wù)的總數(shù)，在指令流水線中就是完成的指令總條數(shù)；Tk是完成n個(gè)任務(wù)所用的

時(shí)間。對于本試題的圖4-11是一個(gè)4級(jí)(k=4)且各級(jí)執(zhí)行時(shí)間相等的流水線(順序

流動(dòng)，不存在相關(guān)瓶頸)，若每隔回流入一個(gè)數(shù)據(jù)，連續(xù)流入4個(gè)(n=4)數(shù)據(jù)，執(zhí)行

這4條指令所需的總時(shí)間Tk=(k+n-12i=(4+4-l)zu=7zd,則該流水線的實(shí)際吞吐率

10、下面關(guān)于超級(jí)流水線的論述中，正確的是______0

A、超級(jí)流水線用增加流水線級(jí)數(shù)的方法縮短機(jī)器周期

B、超級(jí)流水線是一種單指令流、多操作碼、多數(shù)據(jù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C、超級(jí)流水線配置了多個(gè)功能部件和指令譯碼電路，采用多條流水線并行處理

D、超級(jí)流水線采用簡單指令以加快執(zhí)行速度

標(biāo)準(zhǔn)答案：A

知識(shí)點(diǎn)解析：超級(jí)流水線工作原理：把模塊的原子操作分為多個(gè)步驟(階段)，每個(gè)

步驟分別由一個(gè)子模塊來完成。各個(gè)子模塊同時(shí)運(yùn)行，從而使多個(gè)原子操作在時(shí)間

上形成交錯(cuò)重疊，提高膜塊的速度指標(biāo)。其本質(zhì)是，同時(shí)執(zhí)行的各個(gè)原子操作在同

一時(shí)刻處于不同步驟，由不同子模塊處理。多個(gè)原子操作的執(zhí)行在時(shí)間上是交錯(cuò)重

疊的，在空間上是分步驟隔離的，各子模塊是被原子操作分時(shí)復(fù)用的。可見，超

級(jí)流水線用增加流水線級(jí)數(shù)的方法縮短機(jī)器周期，而不是采用簡單指令來加快執(zhí)行

速度。與超級(jí)標(biāo)量處理磯一樣，其硬件不能調(diào)整指令的執(zhí)行次序，而應(yīng)由編譯程序

來解決優(yōu)先問題。超長指令字(VLIW)處理機(jī)是一種單指令流多操作碼多數(shù)據(jù)的系

統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了減少內(nèi)存訪問，它通過一條指令來實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作的并行執(zhí)行。通常一

條指令多達(dá)上百位，有若干操作數(shù)，每條指令可以做不同的幾種運(yùn)算。那些指令可

以并行執(zhí)行是由編譯器來選擇的。編譯器硬件結(jié)構(gòu)選擇時(shí)要考慮數(shù)據(jù)相關(guān)性，避免

沖突，并且盡可能利用并行完成指令調(diào)度等因素。超級(jí)標(biāo)量處理機(jī)配置了多個(gè)功

能部件和指令譯碼電路，采用多條流水線并行處理。它能同時(shí)對若干條指令進(jìn)行譯

碼，將可以并行執(zhí)行的指令送往不同的執(zhí)行部件，在程序運(yùn)行期問，由硬件來完成

指令調(diào)度。可見，超級(jí)標(biāo)量機(jī)主要是借助硬件資源重復(fù)來實(shí)現(xiàn)空間的并行操作，即

同時(shí)執(zhí)行的多個(gè)原子操作處于相同的步驟，在時(shí)間上完全重疊，在空間上完全隔

離，沒有復(fù)用關(guān)系。

11＞以下關(guān)于指令流水線的描述中，正確的是O

A、出現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)采用猜測法來加快執(zhí)行

B、解決程序轉(zhuǎn)移對流水線的影響需要相關(guān)專用通路的支持

C、在出現(xiàn)中斷的情況下可以讓已經(jīng)進(jìn)入流水線的指令繼續(xù)執(zhí)行

D、流水線機(jī)器不能執(zhí)行復(fù)雜指令

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：假如第n+1條指令的操作數(shù)地址即為第n條指令的運(yùn)算結(jié)果，那么取

操作數(shù)n+1的動(dòng)作需要等待幾個(gè)時(shí)鐘周期才能進(jìn)行，否則取得的數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，這

種情況稱為數(shù)據(jù)相關(guān)。為了改善流水線工作情況，一般設(shè)置相關(guān)專用通路，即當(dāng)發(fā)

生數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)，第n+1條指令的操作數(shù)直接從數(shù)據(jù)處理部件得到，而不是存入后

再讀取。當(dāng)條件轉(zhuǎn)移指令進(jìn)入流水線后直到確定下一指令地址之前，流水線不能

繼續(xù)處理后面的指令而處于等待狀態(tài)，因而影響流水線效率。某些計(jì)算機(jī)中采用

“猜測法”、“指令預(yù)取”和“無序執(zhí)行”等技術(shù)加以改善。流水線機(jī)器處理中斷的方法

有“不精確斷點(diǎn)法'’和"精確斷點(diǎn)法”兩種。其中，“不精確斷點(diǎn)法''對接收中斷請求時(shí)

還未進(jìn)入流水線的后續(xù)未令不允許其再進(jìn)入，等已在流水線中的所有指令執(zhí)行完畢

后再轉(zhuǎn)入中斷處理程序。流水線機(jī)器可以采用“運(yùn)算操作流水線技術(shù)”來執(zhí)行浮點(diǎn)

加法運(yùn)算等。

12、某指令流水線由5段組成，各段所需要的時(shí)間如圖4-17所示。連續(xù)輸入10條

指令時(shí)的吞吐率為。

3

專「SIIS2||S3||S4|「SS喈

圖4?]7某指令流水線各段所有要時(shí)間圖

A、0.1428Mt

B、0.204l/At

C、0.2857Mt

D、O.3333/At

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：從圖4-17中可看出，該流水線各段所使用的處理時(shí)間不一樣，部件

S3是該流水線的“瓶頸”，因此該指令流水線吞吐率的計(jì)算公式為：

TP=-----------------------

￡叫+（枕-1）%.

式中m為流水線的段數(shù)；n為輸入的指令數(shù)；Ai為第

i段所需時(shí)問；△口為該段流水線中瓶頸段的時(shí)間。將題中己知條件代入上式，求得

吞吐率TP為：

100.2857

(1+3+1+2+1)4,+(10—1)乂321r35zifAt

13、輸入流水線的全局性相關(guān)處理不包括o

A、采取猜測法

B、加快和提前形成條件碼；

C、采取順序流動(dòng)

D、加快短循環(huán)程序的處理

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：輸入流水線的全局性相關(guān)的處理包拈①猜測法、②加快和提前形成

條件碼、③采取延遲轉(zhuǎn)移、④加快短循環(huán)程序的處理等，但其處理不包括“采取順

序流動(dòng)

14、設(shè)指令由取指、分析、執(zhí)行3個(gè)子部件完成，每個(gè)子部件的工作周期均為A,

采用常規(guī)標(biāo)量單流水線處理機(jī)。若連續(xù)執(zhí)行10條指令，則共需時(shí)間Ato

A、8

B、10

C、12

D、14

標(biāo)準(zhǔn)答案：c

知識(shí)點(diǎn)常析：流水線技術(shù)其實(shí)質(zhì)是一種任務(wù)的分解技術(shù)。把一件任務(wù)分解為若干順

序執(zhí)行的子任務(wù)，不同的子任務(wù)由不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行，而這些機(jī)構(gòu)可以同時(shí)

并行工作。在任一時(shí)刻，任一任務(wù)只占用其中一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)

任務(wù)的重疊執(zhí)行，以提高工作效率。若指令流水線把一條指令分為取指、分析和執(zhí)

行3部分，且3部分的工作周期均為則該流水線的操作周期為回。由于在此

指令流水線上執(zhí)行第一條指令是流水線的建立過程，是順序執(zhí)行的，因此從開始執(zhí)

行第1條指令到獲得其執(zhí)行結(jié)果所需時(shí)間為3個(gè)基本操作時(shí)間之和，即

(l+l+l)At=3AU若連續(xù)執(zhí)行10條指令，對于其余9條指令均可在該流水線的操

作周期時(shí)間內(nèi)完成。因此，這10條指令全部執(zhí)行完畢所需時(shí)間為

3At+9xAt=12At,即本題的答案是選項(xiàng)C。

15、在CPU執(zhí)行一段程序的過程中，Cache的存取次數(shù)為4600次，由主存完成的

存取次數(shù)為400次。若Cache的存取周期為5ns,主存的存取周期為25ns,則CPU

的平均訪問時(shí)間為nso

A、5.4

B、6.6

C、8.8

D、9.2

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：在CPU執(zhí)行一段程序的過程中，Cache的存取次數(shù)為4600次，由主

存完成的存取次數(shù)為400次。Cache的命中率Hc=4600/(46001400)=0.92o若Cache

的存取周期Tc=5ns,主存的存取周期Tm=25ns,則CPU的平均訪問時(shí)間Ta為：

Ta=Hc.Tc+(l-Hc).Tm=0.92x5+(l-0.92)x25=6.6ns

16、容量為64塊的Cache采用組相聯(lián)方式映像，字塊大小為128個(gè)字，每4塊為

一組。若主存容量為4096塊，且以字編址，則主存區(qū)號(hào)應(yīng)為位。

A、5

B、6

C、7

D、8

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：Cache主要用于解決CPU處理器與主存之間存取速度不匹配問題。

由于主存容量為212=4096塊，而每塊為27=128個(gè)字，因此以字編址的主存總?cè)萘?/p>

為4096x128=212x27=219=2921°=512K字，故主存地址應(yīng)為19位。Cache采用組相

聯(lián)方式映像，其主存地址應(yīng)分為區(qū)號(hào)、組號(hào)、組內(nèi)塊號(hào)、塊內(nèi)地址號(hào)等4個(gè)部分。

依題意可知，塊內(nèi)地址號(hào)應(yīng)為7位，用以表示27=128個(gè)字；每22=4塊為一組，則

組內(nèi)塊號(hào)用2位表示。Cache容量為64塊，每4塊為一組，共分為64/4=16=2’

組，故組號(hào)需要用4位地址表示。最后，主存地址19位中所剩余的即為區(qū)號(hào)，應(yīng)

為19-4-2-7=6位。

二、中文選擇題(含2小題)(本題共14題，每題1.0

分，共74分。)

某高可靠性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由圖4-6所示的冗余部件構(gòu)成。若每個(gè)部件的千小時(shí)可靠度

尺均為0.9,則該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的千小時(shí)可靠度為(1)；該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的失效率可使用

(2)來計(jì)算。(注：t表示時(shí)間)

圖丁6型并聯(lián)冗余部件模型圖

17、⑴

A、0.656

B、0.729

C、0.801

D、0.864

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

18、(2)

A、InR/t

B、-InR/t

C、log2R/t

D、-log2R/t

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：對于本試題的解答思路如下：①先將部件R5和R6看成一個(gè)并聯(lián)系

統(tǒng)A,該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度R⑴=2x0.9-0.95=1.8-0.81=0.99。③再將部件R4與

R2、R3組成的并聯(lián)系統(tǒng)看成?個(gè)新的并聯(lián)系統(tǒng)B,該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為

R(t)=0.99+0.9-0.9x0.99=l.89-0.891=0.999<>④接著珞圖4-2的模型圖看成由部件

R1、并聯(lián)系統(tǒng)A、并聯(lián)系統(tǒng)B、部件R7的串聯(lián)組成。則該高可靠性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

可靠度為R⑴=0.9x0.99x0.999x0.94).801。根據(jù)可靠度的定義：得，該計(jì)

算機(jī)系統(tǒng)的失效率大可使用Z=-lnR/t來進(jìn)行計(jì)算。

在圖4-9所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，RI、R2、R3分別為3種不同的加工部件，但每個(gè)

加工部件的失效率均為3可靠性均為R,則該系統(tǒng)的可靠性為(1)。若每個(gè)加工部

件的平均無故障時(shí)間為5000小時(shí)，則該系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間為(2)小時(shí)。

圖4-9系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

19、(1)

A、(1-R2)3

B、3(1-R2)

C、R3(2-R)3

D、1-3(1-R2)

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

20、(2)

A、2500

B、5000

C、7500

D、3333

標(biāo)準(zhǔn)答案：A

知識(shí)點(diǎn)解析：本試題是一個(gè)典型的“串/并聯(lián)”模型，即先并聯(lián)然后再串聯(lián)。對于這

種串/并聯(lián)結(jié)構(gòu)可先求每個(gè)并聯(lián)組的可靠性：.每個(gè)并聯(lián)組的可靠性：1-(1-R)2.每個(gè)

并聯(lián)組的失效率：浦(1+1⑵=2浦3然后再根據(jù)串聯(lián)可靠性模型來計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的可

靠性和失效率。.系統(tǒng)的可靠性：(1-(1-R)2)X(1.(1-R)2)X(1-(1-R)2)=(2-R)3R3.整個(gè)系

統(tǒng)的失效率：2X/3+2X/3+2浦3=2入由于系統(tǒng)的總失效率為2大，且每個(gè)部件的平均無

故障時(shí)間MTBF=1/X=5000h,因此整個(gè)系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間

MTBF=1/(2k)=(l/2)x(l/X)=2500h。

某數(shù)據(jù)處理流水線如圖4-14所示，若每隔3回流入一個(gè)數(shù)據(jù)，連續(xù)處理4個(gè)數(shù)

據(jù)。此數(shù)據(jù)處理流水線的實(shí)際吞吐率為(1)。此時(shí)該流水線的效率為(2)。

圖4-14數(shù)把處理流水線示意圖

21、(1)

A、4/12At

B、4/13At

C、4/14At

D、4/15At

標(biāo)準(zhǔn)答案：D

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

22、(2)

A、2/3

B、2/5

C、2/7

D、2/9

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：圖4-14是一張執(zhí)行時(shí)間不等的數(shù)據(jù)處理流水線示意圖。其中，部件

si?S3的執(zhí)行時(shí)間均為而部件S4的執(zhí)行時(shí)間為3孤。可見，執(zhí)行時(shí)間最長者

的部件S4是整條流水線的“瓶頸”。設(shè)m為流水線的段數(shù)；n為輸入的指令數(shù)；Ati

為第i段所需時(shí)間；△口為該段流水線中瓶頸段的時(shí)間，則圖4-14執(zhí)行這4條數(shù)據(jù)

指令所需的總時(shí)間Tk為：

7；=2萬|+(屋-=64+(4-1)x34=154

f=l根據(jù)吞吐率的基本計(jì)

4

TP=—

T15&

算公式是：1得，該流水線的實(shí)際吞吐率41r?。流水線的效率E

定義為n條指令占用的時(shí)空區(qū)與k個(gè)流水線級(jí)占用的總時(shí)空區(qū)的比值，對于各級(jí)執(zhí)

九?￡M

E=------------------

行時(shí)間不等的流水線的效率計(jì)算方法是:Ho對于圖4-

k4x6血2…

E=----------=-=40%

14數(shù)據(jù)處理流水線的效率為4x1545

設(shè)指令由取指、分析、執(zhí)行3個(gè)子部件完成。并且每個(gè)子部件的時(shí)問均為回。若采

用常規(guī)標(biāo)量單流水線處理機(jī)(即該處理機(jī)的度為1),連續(xù)執(zhí)行12條指令，共需

(l)Ato若采用度為4的超標(biāo)量流水線處理機(jī)，連續(xù)執(zhí)行上述12條指令，只需

(2)Ato

23、⑴

A、12

B、14

C、16

D、18

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

24、(2)

A、3

B、5

C、7

D、9

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：設(shè)指令由取指、分析、執(zhí)行3個(gè)子部件完成，n=3,且每個(gè)子部件的

時(shí)間均為若采用常規(guī)標(biāo)量單流水線處理機(jī)(即該處理機(jī)的度m=l),連續(xù)執(zhí)行

12條(k=12)指令的時(shí)空圖如圖4-15所示。執(zhí)行這12條指令所需的總時(shí)間為：

Tk=(k+n-l)At=(l2+3-l)At=14At

1^4-15常規(guī)標(biāo)星單流水線處理和時(shí)空圖

若采用度為4(m=4)的超標(biāo)量流水線處理機(jī)，連續(xù)執(zhí)行上述12條(k=12)指令的時(shí)空

圖如圖4—16所示。

|812.■

二羽上力二力&比〃:一玄11

執(zhí)行7

6公嘩曲潑魂然

f5g

g.12

分析-7<11:衿:匚:「

6io

51;9

/牛，2：派

8

.......k「琛聚

7a：■

力/茅蜃煨勿奔10

取指14.，心,.一.,一季6

59

2dr3/1/4At5At

圖4-16超標(biāo)最流水線處邨機(jī)時(shí)空圖

由圖4-16可知,執(zhí)行這12條指令所需的總時(shí)問只需要5加。

若每一條指令都可以分解為取指、分析和執(zhí)行3步。已知取指時(shí)間t取指=5'，分

析時(shí)間t分析=2與，執(zhí)行時(shí)間t執(zhí)行=5%。如果按順序方式從頭到尾執(zhí)行完50。條

指令需要(1)回。如果按照［執(zhí)行］4［分析］k+i、［取指］k+2重疊的流水線方式執(zhí)行指

令，從頭到尾執(zhí)行完500條指令需要(2)加。

25、⑴

A、5590

B、5595

C、6000

D、6007

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

26、(2)

A、2492

B、2500

C、2510

D、2515

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：依題意知每一條指令取指時(shí)間I取指=5回，分析時(shí)間I分析=2回，執(zhí)行

時(shí)間I執(zhí)行=5%。按順序方式執(zhí)行時(shí)，每條指令都需3步才能執(zhí)行完畢。從頭到尾執(zhí)

行完500條指令總的執(zhí)行時(shí)間為(5+2+52殍500=6000加。流水線技術(shù)其實(shí)質(zhì)是一

種任務(wù)的分解技術(shù)。把一件任務(wù)分解為若=F順序執(zhí)行的子任務(wù)，不同的子任務(wù)由

不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行，而這些機(jī)構(gòu)可以同時(shí)并行工作。在任一時(shí)刻，任一任務(wù)

只占用其中一個(gè)執(zhí)行機(jī)溝，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的重疊執(zhí)行，以提高工作效

率。若指令流水線把一條指令分為取指、分析和執(zhí)行3部分，且3部分的時(shí)間分別

是【取指=54f分析二2加，『執(zhí)行+=5A,則該流水線的操作周期應(yīng)取其中時(shí)間最長的f

取指-5z(或t執(zhí)行-5回)操午部分。在此指令流水線上執(zhí)行第?條指令是流水線的建

立過程，是順序執(zhí)行的，故從開始執(zhí)行第一條指令到獲得其執(zhí)行結(jié)果所需時(shí)間為3

個(gè)基本操作時(shí)間之和，即(5+2+5)加=12回。其余499條指令均可在該流水線的操作

周期時(shí)間(5加)內(nèi)完成。因此，這500條指令全部執(zhí)行完畢所需時(shí)間為

12△1+499x5△t=2507△t^2510△t。

某計(jì)算機(jī)主存按字節(jié)編址，主存與高速緩存Cache的地址變換采用組相聯(lián)映像方式

(即組內(nèi)全相聯(lián)，組問直接映像)。高速緩存分為2組，每組包含4塊，塊的大小為

512B,主存容量為1MB。構(gòu)成高速緩存的地址變換表相聯(lián)存儲(chǔ)器容量為(l)bil。每

次參與比較的存儲(chǔ)單元為(2)個(gè)0

27、(1)

A、4x1Obit

B、8x1Obit

C、4x11bit

D、8x11bit

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

28、(2)

A、1

B、2

C、4

D、8

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析：本試題的解答思路如下。①由于主存容量為1MB=22°,高速緩存分

為2=21組(即區(qū)內(nèi)組號(hào)為1位)，每組包含4=22塊(即組內(nèi)塊號(hào)為2位)，塊的大小為

512B=2北即塊內(nèi)地址為9位)，因此主存區(qū)號(hào)=20-1-2-9=8位。②主存與高速緩存

(Cache的地址變換采用組相聯(lián)映像方式(即組內(nèi)全相聯(lián)，組間直接映像)，在高速緩

存的地址變換表的相聯(lián)存儲(chǔ)器中，存放的用于比較的是8位的主存區(qū)號(hào)和2位的組

內(nèi)塊號(hào)，因此相聯(lián)存儲(chǔ)器的一個(gè)單元應(yīng)存放10位二進(jìn)制數(shù)。③由于高速緩存共有

8塊，則高速緩存的地址變換表的相聯(lián)存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為8x10位。④由于組問采

用直接映像，不需要進(jìn)行比較，但組內(nèi)采用全相聯(lián)映像，需要在一組的4塊內(nèi)進(jìn)行

比較，故每次參與比較的存儲(chǔ)單元為4個(gè)。

高速緩存Cache與主存間采用全相聯(lián)地址映像方式，高速緩存的容量為4MB,分

為4塊，每塊1MB,主存容量為256MB。若主存讀寫時(shí)間為30ns,高速緩存的讀

寫時(shí)間為3ns,平均讀寫時(shí)間為3.27ns,則該高速緩存的命中率為(1)%。若地址變

換表中相聯(lián)存儲(chǔ)器的88H對應(yīng)的cache塊號(hào)為01B,則主存地址為8888888H時(shí)，

高速緩存地址為(2)。

29、(1)

A、90

B、95

C、97

D、99

標(biāo)準(zhǔn)答案：D

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

30、(2)

A、488888

B、388888

C、288888

D、188888

標(biāo)準(zhǔn)答案：D

知識(shí)點(diǎn)解析：設(shè)命中率為x,依題意“若主存讀寫時(shí)間為30ns,高速緩存的讀寫時(shí)

間為3ns,平均讀寫時(shí)間為3.27ns”,得:3x+30(l-x)=3.27o解得:x=0.99,即該

4MB高速緩存的命中率為99%o高速緩存Cache與主存問采用全相聯(lián)地址映像方

式，其中“全相聯(lián)地址映像方式”是指主存的每一頁可以映像到Cache的任意一頁。

當(dāng)主存地址為8888888H時(shí)，即二進(jìn)制地址為神筋(耀翳施礴何順希10001000B,

其中塊內(nèi)地址為10001000100010001000B,而相狹存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的是區(qū)號(hào)1000

10B和區(qū)內(nèi)塊號(hào)00B,也就是相聯(lián)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的是10001OOOB=88H°結(jié)合題干

給出的信息“相聯(lián)存儲(chǔ)器的88H對應(yīng)的cache塊號(hào)為01B”，將cache塊號(hào)與塊內(nèi)地

址連接到一起，構(gòu)成cache的地址為0110001000100010001000B,即188

888H。

三、中文選擇題(含3小題)(本題共6題，每題1.0

分，共6分。)

同一型號(hào)的1000臺(tái)計(jì)算機(jī)，在規(guī)定的條件下工作1000小時(shí)，其中有10臺(tái)出現(xiàn)故

障。這種計(jì)算機(jī)千小時(shí)的可靠度R為(1),失效率大為(2)小時(shí)，平均故障間隔時(shí)間

(MTBF)為⑶小時(shí)。

31、(1)

A、0.999

B、0.995

C、0.99

D、0.9

標(biāo)準(zhǔn)答案：C

知識(shí)點(diǎn)解析?：暫無解析

32、(2)

A、lxl(y4

B、1x10-5

C、1x10-6

D、lx1。'

標(biāo)準(zhǔn)答案：B

知識(shí)點(diǎn)解析：暫無解析

入⑶

3A3

B、105

106

c、