清华大学1999年研究生入学考试 计算机体系结构和组成原理试题

清华大学1999年研究生入学考试 计算机体系结构和组成原理试题

一．（10分）

有三个Cache存储器，每个由4个Block组成，每个Block只有一个字，第一个Cache存储器采用全相连映象，第二个Cache存储器采用2-way组相连映象，第三个Cache存储器采用直接相连映象。下面是程序执行过程中的Block地址流。

0，8，0，6，8

请计算三种结构的缺失次数各为多少？

二．（10分）

假设我们有一个需要运行100秒的标准程序，其中有90秒是CPU时间而剩下的是I/O占用的时间。如果在以后的5年中，CPU速度每年可以提高50%且I/O时间保持不变，那么5年后我们的程序要耗费多少时间。

三．（10分）

某台计算机只有LOAd/Store指令能对存储器进行读/写操作，其他指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下：

表1

求上述情况下的平均CPI。

假设程序由M条指令组成。算逻运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算逻指令执行前用LOAd指令从存储器中取到寄存器中。因此有人建议增加另一种算逻指令，其特点是一个操作数取字寄存器，另一个操作数取自存储器，即寄存器——存储器类型，假设这种指令的CPI等于2。同时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。

四．（10分）

假定我们有一台计算机，如果所有的cache访问都命中的话，它的CPI是2.0。唯一的数据访问指令是store和lOAd，它们占指令总数的40%，不命中损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指令访问cache都命中的话，那么机器