第四章参考答案,
1,全相联 直接相联 组相联 段相联
2,体内连续编址 体间连续编址 同步启动 异步启

3,虚拟存储器 命中率 H 存储空间利用率 μ
Cache-主存体系 命中率 H和等效访问时间 tA
4,RLU 堆栈法 比较对法
5,虚拟存储器 Cache-主存体系
6.D 7.C 8.B 9.D 10.C 11.A 12.A
13.D 14.B 15.A 16.D
17,虚, 实地址 虚地址找到实地址
18,页面争用
19,大容量 高速度
20,命中 实现 软硬件
1 解,失效的虚页号,2,3,5,7。
命中的虚页号,0,1,4,6。
查地址 Nv Nr nr 实地址 装入位 命中否
0 0 0 3 3072 1 命中
3728 3 656 3 3728 0 失效
1023 0 1023 3 4095 1 命中
1024 1 0 1 1024 1 命中
2055 2 7 2 2055 0 失效
7800 7 632 0 632 0 失效
4096 4 0 2 2048 1 命中
6800 6 656 0 656 1 命中
首址 尾址
0
1023
1024
2047
2048 3071
3072 4095
4096 5119
5120
6144
6143
7167
7168 8191
虚页
0
1
2
3
4
5
6
7
2 解,
1) 页面数为, 2N=220
页面容量, 2P=512= 29
则页表层次数, ?N/P?=?20/9?=3(层 )
2) 经 3次 (层 )页表访问及 1次操作数访问, 需要 4次访
问主存;
3) 查表时间 =( 3+1) *0.125=0.5(μs);
4) tm = 0.25/(3+1) = 0.0625(μs)
3 解,
1)
时间 t,1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1 2
地址流 A H 替换
算法 2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2
L R U
② 2

2
3
2
3#

2#

1
2
5
1#
2
5#

2#
5
4

5
4#
3
5#

3#
5
2
3#
5
2
5 / 1 2
2) tA= H*tc+( 1-H) *tm
= 5/12*0.02+( 1-5/12) *,2
=0.125 ( μs)
时间 t,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15




地址流 A
H 2 3
2
1
4
2
4
2
3
1
5
2
5
2
3
FIF
O

2

2
3
2#
3


3#
1
4

1#
4
2
1#
4
2
1#
4#
2


2#
3
1

3#
1#
5

1#
5
2
1#
5
2

5#
2
5
15
LR
U

2

2
3
2
3#

2#

1
2
4
1#
2
4
1#
2
4
1#
2
4#

2#

3

1
3#
5
1#

5
1#
2
5
1#
2
5#

2
6
15
OP
T

2

2
3
2
3
① #
2
3#

2
3#
4
2
3
4#
2
3
4#
2
3
4#
2
3
① #
2
3#

2
3#
5
2
3
5#
2
3
5#
2
3
5#
9
15
4 解,( 1), ( 2)
5 解,
地址流 A,2 1 3 1 4 2 5 3 2 1 2 3 4 1 5
栈顶 →
n=3栈底
n=4栈底
n=5栈底
2 1
2
3
1
2
1
3
2
4
1
3
2
4
1
5
2
4
3
5
2
2
3
5
1
2
3
2
1
3
3
2
1
4
3
2
1
4
3
5
1
4
2 3 1 4 4 5 5 5 1 2 3
3 1 1 4 4 4 5 5 2
命中率 H



n=3 1 2 2 3 4/15
n=4 1 2 2 2 3 1 6/15
n=5 1 2 3 2 1 2 3 4 1 5 10/15
t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
6 解,1)
主存
Nd q s Nr
q s nr
Cache
2)
0
1
0
1
0
1
C a c h e s ' q 'N d q s 主 存
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
组 间 直 接
组 内 全 相 链
0
1
2
3
4
5
6
7
主存页号
3) 可放入 Cache 0组的主存块号, 0 1 4 5
可放入 Cache 1组的主存块号, 2 3 6 7
t
块流
q s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
13
14
15
1
2
4
1
3
7
0
1
2
5
4
6
4
7
2
0
0

1
1
1
1
1
1#
1 1 1 4 4 4 4 4
1

4
4
4#
0 0 0 ⑤ 5 5 5
5#
5#
1
0

2
2
2#
⑦ 7 7
7#
7#
7#
⑥ 6 6 ②
1

3
3
3#
② 2 2
2#
2# ⑦
7
失 失 失 中 失 失 失 中 失 争 争 失 中 失 争
4) 块失效,凡是不命中都属于失效 ;
块争用, 换出了不该换出的页面,
所以,即失效又争用的时刻是, t10,t11及 t15
5)tA=H*tc+(1-H)*tm=0.2*2+0.8*15=12.4(ns)
第五章 参考答案,
1,推迟法 相关专用通路法
2,等待执行 等待译码
3,横向 纵向 纵横向
4,数相关 指令相关
5,猜测法 分支预测 短转移 (短循环 )
增加指令站容量
6,C 7.B 8.C 9.D 10.D
11,B 12.D 13.C 14.A 15.C
16,C 17.C 18.D 19,A 20.D
2,在下述流水线上完成
算式 M=Πai (i=1~ 8)
( 1) 合理分解算式;
( 2) 画出各算式执行过
程时空图;
( 3)计算吞吐率和效率。
1
3 1
2 4
3 3
3 2
3 Δ t
Δ tΔ t Δ t
1 设将指令划分为三个时间段 t取 t译 t执来完成。分别采
用顺序执行,有两条指令重叠,有三条指令重叠。都
执行 K条指令,分别写出三种执行方式所需时间表达式;
若 K=300,t取 =4Δt,t译 =5Δt,t执 =6Δt,分别计算三种
执行方式所需时间
3 求向量 D=A*(B+C),向量长度为 N,分解为下列 3条向
量指令,
① V3← 存储器 ( 将 A送 V3,6τ)
② V2←V 0+V1存储器 ( B+C送 V2,6τ)
③ V4←V 2*V3( A*(B+C)送 V4,7τ)
当采用下列 3种方式工作时, 各需多少时间才能得到全
部结果,
1) ①②③ 串行执行 ;
2) ①② 并行执行完后, 再与 ③ 串行 ;
3) 采用链接技术 ;
4) 画出链接特性图,
1.解,
1) 顺序执行,t = k*( t取 +t译 +t执 )
= 300× (4+5+6)=4500( Δ t)
2) 两条重叠,t = t取 + k* t译 +(k-1) *( t取,t执 )max+ t执
= 4+300× 5+(300-1)× 6+6=3304( Δt)
3) 三条重叠,
t = t取 +( t译,t取 )max +(k-2)*(t取,t译,t执 )max+( t执,t译 )max+ t执
= 4+5+(300-2)× 6+6+6=1809( Δ t)
M 0 M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M
过程段
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

② ⑥
① ④ ⑤ ⑦
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
4
33
3 2
31
2
1
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 18 21 t( Δ t)
2 解,
M=a0*a1*a2*a3*a4*a5*a6*a7
1)合理分解算式
① M=a*a1 ② M1=a2*a3 ③ M2=a4*a5
④ M3=a6*a7 ⑤ M4=M0*M1 ⑥ M5=M2*M3
⑦ M=M4*M5
2)时空图
3) 吞吐率,TP=7/21 =1/3( 个 /Δ t)
效率,η =( 7*6 Δ t ) /( 21Δ t*6) =1/3
3.解 长度为 4向量 A和 B的点积为
A·B= a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4
共需做 4乘法和 3加法,
c1=a1*b1,c2=a2*b2,c3=a3*b3,c4=a4*b4
d1=c1+c2,d2=c3+c4,d3=d1+d2= A·B
(1)乘法部件和加法部件不能同时工作, 部件内也只能顺序
方式工作如下图所示 。
由向量点积 A·B运算的时空图可知, 完成全部运算最少为
4× 5十 3 × 5= 35(拍 )
部件
0 5 10 15 20 25 30 35 拍
c4
d1
d2
d3
c1 c2
c3


(2)乘法部件和加法部件可并行的时空图
其中, e1=d1+c3,e2=e1+c4= A·B
d1 e1 e2
c1 c2 c3 c4
部件


0 5 10 15 20 25 拍
(3)处理器有一个乘, 加双功能半动态流水线时的时空图
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4


部件
0 5 8 10 15 19拍
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
(4)处理器有乘, 加两条流水线, 可同时工作时的
时空图
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
d1 d2 d3
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4
c1 c2 c3 c4


部件
0 5 8 10 15 18拍
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
4.解
1)串,1+6+1+(N-1)+ 1+6+1+(N-1)+1+7+1+(N-1)
=22+3N(τ)
2) ①② 并 +③ 串, 1+6+1+(N-1)+1+7+1+(N-1)=15+2N(τ)
3)链接,1+6+1+1+7+1+( N-1)=16+N(τ)
4)时空图,
6 τ
V3
访存
1 τ
6 τ
V2
1 τ

V0
1 τ
1 τ
7 τ
V4
1 τ
1 τ

V1
1 τ
第六章 参考答案,
1.交换单元 拓扑结构 控制方式
2.立方体 PM2I 混洗交换互连网络
3.级控制、单元控制、部分级控制
4.时间重叠 资源重复 资源共享
5.多处理机系统 多计算机系统
6.直通、交换、下播、上播
7.松耦合 紧耦合
8.B 9.C 10.B 11,D 12.D
13.C 14.B 15,C 16.D 17.A
18.B 19,B 20.A
1,解 ( 1)
0
54
6 7
3
1
2
11
98
12
10
14 15
13
C u b e 3
C u b e 1
C u b e 0
C u b e 2
16
22 23
19
17
18
27
25
24
28
26
30 31
29
2120
C u b e 4
( 2)
A
0
1
0
1
G0
2
3
2
3
4
5
4
5
6
7
6
7
B
0
2
0
2
G1
1
3
1
3
4
6
4
6
5
7
5
7
0
4
0
4
G2
1
5
1
5
C
2
6
2
6
3
7
3
7
E
8
9
8
9
H
10
11
10
11
12
13
12
13
L
14
15
14
15
8
10
8
10
I
9
11
9
11
12
14
12
14
M
13
15
13
15
8
12
8
12
J
9
13
9
13
10
14
10
14
11
15
11
15
0
8
0
8
G3
K
1
9
1
9
2
10
2
10
3
11
3
11
4
12
4
12
5
13
5
13
D
6
14
6
14
7
15
7
15
C u b e 0
C u b e 1 C u b e 2 C u b e 3
( 3) 1) 0# → 14#,A直通 B交换 C交换 D交换
7# → 10#,E交换 F直通 C交换 G交换
对每个交换单元的功能无矛盾要求, 但第一, 二级不可以
用级控, 可采用单元控制或部分级控 。
2) 10# → 1#,H交换 I交换 J直通 K交换
15# → 9#,L直通 M交换 J交换 K直通
对 J,K交换单元功能有矛盾要求, 因此不能直接通信 。
2,解 ( 1) 三级立方体互联网络图, 三级 PM2I互联网络图
及三级混洗互联网络图分别绘图如下,
( 2) 2# → 5#通信分析
立方体,B交换 F交换 J交换
PM2I:上控 ( 2 → 6) 平控 ( 6 → 6) 下控 ( 6 → 5)
混洗,C交换 F交换 K交换
0
1
0
1
G0
B
2
3
2
3
C
4
5
4
5
D
6
7
6
7
E
0
2
0
2
G1
F
1
3
1
3
G
4
6
4
6
H
5
7
5
7
I
0
4
0
4
G2
J
1
5
1
5
K
2
6
2
6
L
3
7
3
7
C u b e 0
C u b e 1 C u b e 2
A
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
1
0
1
2
3
6
7
4
5
6
7
P
M
2
-
2
P
M
2
+
2
第 一 级 第 二 级 第 三 级
入端
出端
P M 2 ± 2
G2
P M 2 ± 1
G1
P M 2 ± 0
G0
7
0
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
0
1
0
1
G0
J
2
3
2
3
G0
K
4
5
4
5
G0
L
6
7
6
7
G0
A
0
4
0
4
G2
B
1
5
1
5
G2
C
2
6
2
6
G2
D
3
7
3
7
G2
E
0
2
0
2
G1
F
4
6
4
6
G1
G
1
3
1
3
G1
H
5
7
5
7
G1
第 一 级 第 二 级 第 三 级
C u b e 2
C u b e 1 C u b e 0
3,解 ( 1) 三级混洗互联网络图绘图如下,
( 2) 4# 号部件广播式通信
第一级,A上播 ( 10)
第二级,E,F下播 ( 11)
第三级,I,J,K,L下播 ( 11)
( 3) G2G1G0 = 10 11 11
I
0
1
0
1
G0
J
2
3
2
3
G0
K
4
5
4
5
G0
L
6
7
6
7
G0
A
0
4
0
4
G2
B
1
5
1
5
G2
C
2
6
2
6
G2
D
3
7
3
7
G2
E
0
2
0
2
G1
F
4
6
4
6
G1
G
1
3
1
3
G1
H
5
7
5
7
G1
第 一 级 第 二 级 第 三 级
C u b e 2
C u b e 1 C u b e 0
0
x
54
6
7
3
1
2
11
98
12
10
14
z
y
15
13
4,解
1)
2)
3) G2G1G0 = 10 11 11
0
1
0
1
G 0 C u b e 0
2
3
2
3
G0
4
5
4
5
G0
6
7
6
7
G0
一级
0
2
0
2
1
3
1
3
G1
4
6
4
6
G1
5
7
5
7
G1
二级
0
4
0
4
1
5
1
5
G2
2
6
2
6
G2
3
7
3
7
G2
三级
G 1 C u b e 1 G 2 C u b e 2