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计算机系统结构自考2002~2012真题及答案
(2)采用链接技术。
(注：CRAY-1方式启动访存1拍，访存6拍，打入寄存器组1拍，加法6拍，乘7拍)
26．向量D=A*（B+C），各向量元素个数均为N，根据CRAY-1方式分解为3条向量指令：【2006年4月】
①V3←存储器 {访存取A送入V3寄存器}
②V2←V0+V1 {B+C→K} ③V4←V2*V3 {K+A→D}
当采用下述三种方式工作时，各需要多少拍才能得到全部结果？ （1）①、②、③串行执行；
（2）①和②并行执行完后，再执行③； （3）采用链接技术。
（注意：在CRAY-1处理机上，启动存储器、启动流水线功能部件、数据打入寄存器都各需要1拍的延迟时间，加法、访存为6拍，乘法为7拍。） (1)①、②、③3条向量指令顺序串行执行，全部执行完所需的时间是
7+N+7+N+8+N=22+3N(拍)
(2)向量指令①和②并行执行完后，再执行向量指令③，全部执行完所需要的时间是
7+N+8+N=15+2N(拍)
(3)采用链接技术，只能是让向量指令①和②并行，再与向量指令③链接，全部执行完所需要的时间是1+6+1+8+N=16+N(拍)
1.设某流水计算机中，进行向量计算的相关功能部件及流水次序如下所示，画出多功能静态流水的时空图。【2004年7月】
(a)流水线的功能段 (b)浮点加、减法运算时的联接 (c)定点乘法运算时的联接
433.(8分)设向量A和B各有4个元素在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=?i?1aibi，其
中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。若假定流水线的各段所经过的时间均为△t=2.5，流水线输出可直接送回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略。求出吞吐率和加速比。【2002年4月】
实际吞吐率为=
715?t?715?2.5?18.7%
因顺序方式所需时间为4?3?t?3?4?t?24?t， 因此加速比SP=24?t/15?t=1.6
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b31.(8分)设向量A和B各有4个元素，要在下图所示的静态双功能流水线上计算向量点积A·B=?ai?bi。
i?1其中1→2→3→5组成加法流水线，1→4→5组成乘法流水线。又假设每个流水线所经过的时间均为△t，流水线输出可直接返回输入或暂存于相应缓冲寄存器中，其延迟时间和功能切换所需的时间都可忽略，【2003年4月】(1)求出流水线从开始流入到结果流出这段时间的实际吞吐率TP和效率η。(2)在什么情况下，流水线的效率和实际吞吐率较高?
互联网络
29.在编号分别为0，1，2，?，E，F的16个处理器之间，要求同时按下列配对通信：(B.1)，(8，2)，(7，D)，(6，C)，(E，4)，(A.0)，(9，3)，(5，F)。【2011年7月】 (1)写出实现该要求的互连网络的互连函数；
(2)选择一种实现该要求的多级网络，并说明控制方式和控制信号。
28.编号为0、1、2、?、15的16个处理器，用PM2I单级互连网络互连。【2012年4月】 (1)写出所有各种单级PM2I的互连函数的一般式； (2)计算与5号处理器直接相连的处理器。
28.编号为0~7的8个处理器，采用单级立方体互连网络互连，【2010年7月】 (1)写出所有各种单级立方体互连函数的表达式； (2)计算与5号处理器直接相连的处理器。
29．画出0~7号共8个处理器的三级混洗交换网络，在该图上标出实现将6号处理器数据播送给0~4号，同时将3号处理器数据播送给其余3个处理器时的各有关交换开关的控制状态。【2008年7月】
27.画出8个处理单元互连的3级混洗交换网络；标出使5号处理单元的数据播送给0、2、4、6号，同时，4号处理单元播送给1、3、5、7号处理单元时，各有关交换开关单元控制状态。【2006年7月】 29．具有N=2n个输入端的omega网络，采用单元控制。【2010年4月】 (1)N个输出端总共有多少种不同的排序?以N=3为例说明。
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(2)限定只能用omega网络一次，可以实现多少种输入端与输出端不发生冲突的不同置换连接? (3)N=8时，计算omega网络只使用一次能实现的置换连接数占全部可能的置换连接数的百分比。
29.设有一个4级立方体网络，从网络输入端到输出端的开关级依序为K0、K1、K2和K3，网络输入端和输出端的编号均为0~15。【2009年7月】
（1） 写出4组4元交换+1组16元交换的变换图像。 （2） 写出网络的互连函数和级控制信号。
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互联函数 cube2+cube3 控制信号1100
29.并行处理机有16个处理单元，若用STARAN网互连，【2008年4月】 (1)画出4级立方体互连网络拓扑结构图； (2)要实现2传给F，标出各级交换开关的状态。
27．在集中式主存的阵列处理机中，处理单元数为4，为了使4×4的二维数组A的各元素aij(i=0~3，j=0~3)
在行、列、主/次对角线上均能实现无冲突访问，请问数组各元素在存储器各分体（分体号从0开始）中的分布情况（假设a00已存放在分体号为3，体内地址为0的位置）。【2007年4月】
32.(10分)多级混洗交换网络是如何组成的？它与间接二进制n立方体网络有何差异?并画出N=8时的多级混洗交换网络图。【2002年4月】
n-1
多级混洗交换网络由n级相同的网络组成，每一级都包含一个全混拓扑和随后一列2个四功能交换单元，采用单元控制方式。多级混洗交换网络与间接二进制n方体网络只有两点差别：前者数据流向的级号顺序n-1,n-2,?，1，0，用四功能交换单元，后者数据流向相反，其级号顺序0，1,?,n-1,用二功能交换单元。
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