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《计算机体系结构》复习题及答案 一、单项选择题 1、计算机系统结构设计者所关心的是( )所看到的计算机结构。 A. 硬件设计人员 B. 逻辑设计人员 C. 机器语言或汇编语言程序员 D. 高级语

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 《计算机体系结构》复习题及答案UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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一、单项选择题

1计者所关 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  人员 B. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  言程序员 D. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2究的内容包括( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.指 B. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.   D. 评价UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3究的内容( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.芯选择 B. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  设计 D. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

4不透明的 )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.   B.  储器UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  存器 D.  UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

5序员不透的是( )                      A.中存器 B.  法器 C.  位器 D. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

6不透明,的是( )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.   B.  态字UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  存器 D.  UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

7RISC  速度 CISC  原因是( )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. RISC 的指令系统的指令数较少UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 程序在 RISC 上编译生成的目标程序较短UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. RISC 的指令平均周期数较少UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. RISC 只允许 Load 指令和 store 指令访存UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

8术是( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A) 延长转移指令的执行时间以提高流水效率UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B) 提前形成条件码以加快转移指令的执行UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C) 通过重排指令序列,使成功转移时预取的指令也不作废以节省时间UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D) 加强转移指令的功能以减少执行时间UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

9RISC 存器窗口减少( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.行时 B.条数UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.访存次数 D.CPU 访访周期UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

10数的响( )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  范围 B. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.   D. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11码的响( )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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A.  范围 B. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.   D. UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

12值取 2则这 )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 50% B. 75% C. 94% D. 100%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

13 访问器。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.虚 B. 储器UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

CCache D. 随机访问存储器UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

14中,( ),主UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  越大 B.  UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  越长 D.  越大UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

15是指( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 多用户虚地址与实地址如何一一对应UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 程序的逻辑地址变换成主存实地址UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 程序执行时将虚地址变换成对应的实存地址UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 指令的符号地址变换成二进制地址UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

16种新,想中 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 新增加字符数据类型和若干字符处理指令,以支持事务处理程序的编译UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 为增强中断处理功能,增加一个中断级别,并重新调整中断响应的优先次序UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  CPU 与主存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UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 为了减少使用公用总线的冲突,将单总线改为双总线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

17种新,想中 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 新增加字符数据类型和若干字符处理指令,以支持事务处理程序的编译UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 把原来的 0 号通用寄存器改作为专用的堆栈指示器UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  CPU 与主存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UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 为了减少使用公用总线的冲突,将单总线改为双总线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

18种新,想中 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 新增加字符数据类型和若干字符处理指令,以支持事务处理程序的编译UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 为减少平均指令字长,将指令的操作码由原来的等长码改成 3 类不等长操作码UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  CPU 与主存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UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 为了减少使用公用总线的冲突,将单总线改为双总线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

19访的特是( )。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 地址相邻的信息一定存放在同一存储体中UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 主要用于提高存储器的访问速度UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 主要用于扩大存储器的容量UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 能够使用单一的控制电路对存储系统进行存取操作UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

20 访存速度UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  引入 cache  B.  SRAM 制造UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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C.  储器 D. 结构UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

21是指( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 任何主存块都可装入 Cache 中任何块的位置UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 组之间是固定的,而组内任何虚页可以装入任何实页位置UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 组间可任意装入,组内是固定装入UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

22排队( ) UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  线可变 B.  备,优先越高UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  相等 D.  线使的机均等UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

23必须( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 保存中断点UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 识别中断源UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 保存将被中断服务程序破坏的通用寄存器中的内容UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 返回中断点UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

24改变( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.多断请求优 B. 被开始执UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. CPU 响应的优次序 D.  完的UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

25线,采用( )-相关。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.   B.  流动 C.   D. 通路UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

26线相关包括( ) UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.   B.  UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.   D.  处理UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

27水线 ( ).UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 同一条指令的读操作和写操作之间的先写后读相关UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 先流入的指令的写操作与后流入的指令的读操作之间的先写后读相关UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 后流入的指令的写操作与先流入的指令的读操作之间的先读后写相关UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 两条指令的写操作之间的写-写相关UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

28( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.   B. 水执行速度UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.   D. 功率UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

29线是指( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.  水线 B. 线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.  功能的流线 D. 流水线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

30线线( )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A. 一个任务只使用流水线中的部分功能段UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B. 一个任务要多次使用流水线中的某些功能段UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C. 流水线中某些功能段在各个任务中的作用不同UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D. 流水线的各功能段在不同的任务中可以有不同的连接UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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1~5 CCCBAUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

6~10BCCCBUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11~15A DBBCUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

16~20BBBBAUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

21~25ABADCUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

26~30CBDCBUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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31、下面的指令中,   A    不属于RISC处理器指令集。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

.ADD R4,[1000]   B.LD R3,(R4)    C.SUB R4,R3   .SD 0(R3),R4UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

32. 在其它部件性能保持不变的情况下,对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果,这主要是受到了      A    的影响。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.Amdahl定律       B.流水线          C.指令集          D.体系结构UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

33、对cache性能进行分析时,我们发现     A     不受cache容量的影响。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.强制性失效      B.容量失效        C.冲突失效       D.3C失效UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

34、若某CPU只有一个存储器,采用DLX流水线并执行如下的程序段,①SD (R1),R2 ②LD R3,(R1)#4③ADD 0(R1),#8④SUB R3,R1;则该程序段中指令和指令的关系属于     A   UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A 数据相关         B 名相关          C 控制相关        D 结构相关UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

35、 在下列存储器中访问速度最慢的是   D     UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A   Cache            B SDRAM            C DRAM            D FlashUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

36、最近计算机上采用的SSD(固态硬盘)实质上是    A   存储器 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

AFlash     B磁盘    C磁带     D光盘UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

37、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时     C      UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.减少了通信传输量              B.提高了通信传输的速度UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.减少了通信传输线的条数        D.有利于芯片中布线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

38、下面关于流水线的说法不正确的是    D      UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A 流水线由若干个“段”或“级”组成 B 流水线有“通过时间”UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C 流水线的“各段时间”应尽量相等   D 流水线的深度越多越好UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

39、我们常说的32位处理器是指处理器的     A   32位的。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A 数据总线        B 控制总线        C 地址总线       D 所有的总线UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

40、科学计算中采用向量处理机的主要原因是     A     较少。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A数据相关      B控制相关      C结构相关       D非向量处理机UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

41、为了便于实现多级中断,保存现场信息最有效的方法是采用_B__.。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.通用寄存器   B 堆栈  C.存储器        D.外存UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

42、在下面描述的RISC指令系统基本概念中不正确的表述是   A    UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.选取使用频率低的一些复杂指令,指令条数多。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B.指令长度固定UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

C.指令功能简单UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

D.指令运行速度快UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

43、在下述I/O控制方式中,主要由程序实现的是  B    UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A.I/O处理机方式  B.中断方式  CDMA方式  D.通道方式UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

44、以下属于降低Cache失效率的方法是   B      UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A子块放置技术    B编译器优化  C采用两级Cache    D虚拟CacheUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

45、现有一个Web服务器,其它部分不变的情况下,若采用如下的增强方式:采用40个CPU,想要达到30的加速比,则串行部分的比率最大是    A    UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

A0.11         B0.12           C0.10           D 0.13UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

二、填空题

1、按照 Flynn 分类法,计算机系统结构可以分为四类SISDSIMDMISD MIMDUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2、某处理机的指令字长为 16 位,有双地址指令、单地址指令和零地址指令三类,并假设UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

每个地址字段的长度均为 6 位。如果双地址指令有 15 条,单地址指令和零地址指令的条UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

数基本相同,则零地址指令有( 64 )条,单地址指令有( 63 )条。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3、浮点数尾数基值 rm=16,除尾符之外的尾数字长为 2 时,可表示的规格化最大尾数数值为( 255/256 ),最小正尾数数值为( 1/16 )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

4、加快内部地址变换的技术主要有:目录表、快慢表、散列函数)等。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

5、假设 Cache 的工作速度是主存的 6 倍,且 Cache 被访问的命中率为 90%。则采用 CacheUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

后,能使整个存储系统获得的加速比是 ( 4 )UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

6、虚拟存储器的三种管理方式是:(段式管理,页式管理和段页式管理)UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

7、评价一个页面替换算法好坏的标准主要有两个:(一是命中率要高,二是算法要容易实现)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

8Cache 存储器采用组相联的映象规则是组间(直接)映象,组内各块间(全相联)映象。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

9、在单处理机系统中,解决 Cache 与主存的不一致问题的 Cache 写回策略有:(写直达法和写回法)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

10、输入输出系统的特点集中反映在(实时性、异步性和设备无关性)三项基本要求上。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11、根据信息传送方式的不同,可将通道分为三类:(字节多路通道,选择通道和数组多路通道)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

12、常用的三种基本输入输出方式是:(程序控制输入输出方式、中断输入输出方式和直接存储器访问(DMA)方式)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

13、解决中断引起的流水线断流的方法有(不精确断点法和精确断点法) UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

14、解决流水线“瓶颈”问题通常有两种方法:(一是将“瓶颈”部分再细分,二是并联设置多个“瓶颈”功能段)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

15、目前向量处理机的系统结构有两种:(存储器-存储器结构和寄存器-寄存器结构) UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

16、系列机是指具有相同的 体系结构 ,但具有不同  组织和实现 的一系列不同型号的机器。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

17、存储程序计算机结构上的主要特点之一是以运算器为中心。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

18、从计算机系统结构的多级层次结构可知,通常情况下,第1、2、3级用 解释 方法实现,第4或更高级用 翻译 方法实现。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

19、对于最常见的事件,通常赋予它优先的处理权和资源使用权,这是计算机体系结构设计中的 大概率事件优先 原则。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

20容量为64块的Cache采用组相联方式映像,字块大小为128字节,每4块为一组,若主存容量为4096块,且以字编址,那么主存地址为 19 位,主存区号为 6 位。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

21、可改进比例的值总是 小于等于1 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

22、一般有两种策略来保存寄存器的内容,即: 调用者保存   被调用者保存 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

23DLX指令集提供了 立即数寻址   寄存器寻址    偏移寻址  寄存器间接寻址4种寻址方式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

24、对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突,通常可采用 资源重复流水化功能单元方法解决该问题。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

25、编译器通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为 指令调度  UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

26、按照流水的级别可以把流水线分为 部件级流水线处理机级流水线             处理机间流水线 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

27、为解决流水线使用非流水数据通路的寄存器引起冲突,在流水线设计中采用 寄存器文件 技术解决该问题。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

28Cache的替换算法常见的有 FIFO LRU    随机法 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

29、改进Cache性能的方法主要有  降低失效率 减少失效开销 减少Cache命中时间 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

30、减少流水线处理分支暂停时钟周期数的途径包括 尽早判断分支转移是否成功          尽早计算出分支成功转移的PC值 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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三、术语解释

1、计算机体系结构: 计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序设计者所看到的计算机系统的属性,即硬件子系统的概念结构及其功能特性。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2、系列机: 所谓系列机是指同一厂家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。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3、访问的局部性原理: 程序访问局部性原理说明了计算机在程序执行过程中呈现出的一种规律,即程序往往重复使用它刚刚使用过的数据和指令。局部性分为时间上的局部性和空间上的局部性两种。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

4、警戒位:为了保证浮点数在运算和转换过程中的精度,在规定的尾数字长之外,运算器中的累加器需要另外增加的长度称为警戒位。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

5MFLOPS:它表示每秒百万次浮点操作次数,可以用来衡量机器浮点操作的性能。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

6Cache: Cache 是位于主存与CPU 内核之间的高速缓冲存储器,用静态存储器(SRAM) 现。其容量比较小,价格比较贵,但速度比主存快得多,接近于 CPU 的速度。Cache 的功能是用来存放那些近期需要运行的指令与数据,目的是提高CPU 对主存的访问速度。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

7、虚拟存储器: 由主存储器和联机工作的辅助存储器(通常为磁盘存储器)共同组成,这两个存储器在硬件和系统软件的共同管理下工作,对于应用程序员,可以把它们看作是一个单一的存储器,是一个存储容量非常大的主存储器。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

8、延迟转移技术: 为了使指令流水线不断流,在转移指令之后插入一条或多条无数据相关和控制相关的有效的指令,而转移指令好像被延迟执行了,这种技术称为延迟转移技术。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

9、窗口重叠技术: 为了能更简单、更直接地实现过程与过程之间的参数传递,大多数 RISC 机器的 CPU 中都设置有数量较大的寄存器组,让每个过程使用一个有限数量的寄存器窗口,并让各个过程的寄存器窗口部分重叠,这就是窗口重叠技术。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

10、流水线方式: 把一个重复的过程分解为若干个子过程,每个子过程可以与其他子过程同时进行的一种工作方式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11、动态流水线:是指在同一段时间内,多功能流水线中的各个功能段可以按照不同的方式连接,同时执行多种功能的流水线。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

12、静态流水线:是指在同一段时间内,多功能流水线中的各个功能段只能按照一种固定的方式连接,实现一种固定的功能。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

13、线性流水线: 是将流水线的各段逐个串接起来,不存在反馈回路。输入数据从流水线的一端进入,从另一端输出。数据在流水线中的各个流水段流过时,每一个流水段都流过一次,而且仅仅流过一次。这种流水线被广泛用于指令执行过程、算术运算操作、存储器访问操作等。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

14、非线性流水线: 非线性流水线是指流水线中除有串行连接的通路外,还有反馈回路,从输入到输出过程中,某些功能段要被多次调用。这种流水线经常用于递归调用或构成多功能流水线。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

15、向量分段开采技术: 当向量的长度大于向量寄存器的长度时,必须把长向量分成长度固定的段,采用循环结构处理这个长向量,这种技术称为向量分段开采技术,也称为向量循环开采技术。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

四、简答题

1、把计算机系统按功能划分成多级层次结构的作用是什么?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

答:首先有利于正确地理解计算机系统的工作,明确软件、硬件和固件在计算机系统中的地位相作用。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

其次有利于理解各种语言的实质及其实现。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

最后还有利于探索虚拟机器新的实现方法,设计新的计算机系统。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

290 年代初,IEEE Michael Slater 给出的RISC 处理机的特征有哪些?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

答:RISC 处理机为使流水线高效率执行,应具有下列特征:(1简单而统一格式的指令译码;(2)大部分指令可以单周期执行完成;(3只有 LOAD STORE 指令可以访问UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

存储器;(4)简单的寻址方式;(5)采用延迟转移技术;(6)采用 LOAD 延迟技术。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

RISC 处理机为使优化编译器便于生成优化代码,应具有下列特征:(1)三地址指令格式;(2)较多的寄存器;(3)对称的指令格式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3、警戒位的来源有哪些?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

答:1做加减法时,因对阶从有效字长内移出的部分;(2)做乘法时,双倍字长乘积的低字长部分;(3)做除法时,因没有除尽而多上商的几位;(4右规格化时移出的有效字长部分;5从十进制实数转换为二进制浮点数时,尾数超出有效字长的部分。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

4、解决存储器频带平衡问题的途径有哪些?目前提高存储器访问速度最有效的方法是什么?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

答:解决存储器频带平衡问题的途径有:(1)多个存储器并行工作。(2)设置各种缓冲存储器。(3)采用存储系统,特别是 Cache 存储系统。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

目前提高存储器访问速度最有效的方法是:设置 Cache 存储系统。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

5、影响主存命中率的因素有哪些?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

: 1)程序在执行过程中的页地址流分布情况。(2)所采用的页面替换算法。(3)页面大小。(4)主存容量。(5)页面调度方式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

6、什么是相关? 什么是数据相关?什么是控制相关?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

答:(1)相关:是指在一段程序的相近的指令间有某种关系,这种关系可能影响指令的重叠执行。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 数据相关:在执行本条指令的过程中,如果用到的指令、操作数、变址偏移量等正好是前面指令的执行结果,则必须等待前面的指令执行完成,并把结果写到主存或通用寄存器中之后,本条指令才能开始执行,这种相关称为数据相关。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(3) 控制相关:是指由条件分支指令、转子程序指令和中断等引起的相关。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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五、应用题

1、下面是一段数据块搬家程序。在 RISC 处理机中,为了提高指令流水线的执行效率,通常要采用指令取消技术。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

STARTMOVE ASR1 ;把入变R1 MOVE NUMR2 ;把数送R2UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

LOOP MOVE  R1ADASR1 ADAS 为地址偏移量,汇编时计算UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

INC R1 ;增量变址寄存器UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

DEC R2 ;剩余数据个数减 1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

BGT LOOP ;测试N 个数据是否传送完成UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

HALT ;停机UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

NUM N ;需要传送的数据总数UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 如果一条指令的执行过程分解为取指令分析两个阶段,并采用两级流水线。 为了采用指令取消技术,请修改上面的程序。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2)  N=100 时,采用指令取消技术前和后,在程序执行过程中,分别要取消几次预取的指令?UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

解:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 为了采用指令取消技术,程序应修改为:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

STARTMOVE AS, R1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

MOVE NUM, R2UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

MOVE (R1), AD-AS(R1) LOOP INC R1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

DEC R2UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

BGT LOOPUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

MOVE (R1), AD-AS(R1) HALTUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

NUM NUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 采用指令取消技术前,要取消 99 次预取的指令。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

采用指令取消技术后,要取消 1 次预取的指令。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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2、在一个时钟频率 f 900MHZ 的处理机上执行一个标 准测试程序,该程序有 4 种类型的指令,每种类型指令 评分 在程序中出现的条数和每种指令的 CPI 如下表所示:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

指令类型UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

指令条数UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

时钟周期数UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

ALUUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

160000UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

加载/存储(cache 命中时)UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

70000UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

转移UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

40000UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

访存UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

30000UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

4UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 计算这个测试程序在该处理机上运行的 CPIUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 计算这个测试程序在该处理机上的 MIPSUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(3) 计算这个测试程序在该处理机上的执行时间 Te。解:方法同 1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3、一台模型机共有 7 条指令,各指令的使用频率分别为 35%25%20%10%5%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3% 2%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。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

解:要使得到的操作码长度最短,应采用 Huffman 编码。先构造 Huffman 树如下:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

 
 

 UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

Huffman 树可以得到 7 条指令的编码分别如下:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

指令号UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

1UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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6UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

7UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

出现的频率UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

35%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

25%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

20%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

10%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

5%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

3%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

编码UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

00UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

01UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

10UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

110UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

1110UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11110UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

11111UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

这样,Huffman 编码法得到的操作码的平均长度为:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

H= 2× (0.35+0.25+0.20) + 3× 0.10 + 4 × 0.05 + 5× (0.03 + 0.02) = 1.6+0.3+0.2+0.25 = 2.35UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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4、用一条 5 个功能段的浮点加法器流水线计算:F = 10 Ai。假设每个功能段的延迟时间UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

均为Δt,流水线的输出端与输入端之间有直接的数据通路,而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 画出流水线时空图。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

解:1我们可以发现,加法的次数是不能减少的,必须 9  次。于是我们要尽可能快的完成任务,就只有考虑如何让流水线尽可能充满,这需要消除前后指令之间的相关。由于加法满足交换律和结合律,我们可以调整运算次序。设中间结果存放在寄存器 R 中,最后结果存放在寄存器 F 中,则执行的指令序列为:I1 R1←A1+A2I2R2←A3+A4I3 R3←A5+A6I4R4←A7+A8I5R5←A9+A10I6R6←R1+R2 I7R7←R3+R4UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

 
 

I8R8←R5+R6I9F←R7+R8。这并不是唯一可能的计算方法。根据执行的指令序列,画出时空图如下(图中的数字是指令号)。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

2)由时空图可知整个计算过程共需时长 21Δ t,所以吞吐率为:Tp =9/(21Δ t)=0.43/Δ tUDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

加速比为:S= T0/Tk=9x5Δ t/(21Δ t )=2.14UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

效率为:E= T0/kTk=5x9Δ t/(5 x 21Δ t )= 0.43UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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5、用一条 4 个功能段的浮点加法器流水线计算:F = 8 Ai,假设每个功能段的延迟时间UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

均为Δ t,流水线的输出端与输入端之间有直接的数据通路,而且设置有足够的缓冲寄存器。要求用尽可能短的时间完成计算。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 画出流水线时空图。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 计算流水线的实际吞吐率、加速比和效率。解:方法同 4UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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6、在页式虚拟存储器中,一个程序由P1P5 5 个页面组成。在程序执行过程中依次访问的页面如下:P2P3P2P1P5P2P4P5P3P2P5P2 。假设系统分配给这个程序的主存有 3 个页面,分别采用 FIFOLFU OPT最长时间不会使用3 种页面替换算法对这 3 页主存进行调度。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 画出主存页面调入、替换和命中的情况表。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 计算 3 种页面替换算法的页命中率。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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解:(1)主存页面调入、替换和命中的情况表如下:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

页地址流UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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2) FIFO 命中率=3/12=25%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

LFU 命中率=5/12=41.67%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

OPT 命中率=6/12=50%UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

7、假设在一个采用组相联映像方式的 Cache 中,主存由 B0~B7 8 块组成,Cache 2 组,每组 2 块,每块的大小为 16 个字节,采用 LFU 块替换算法。在一个程序执行过程中依次访问这个Cache 的主存块地址流如下:B6, B2, B4, B1, B4, B6, B3, B0, B4, B5, B7, B3UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 设计主存地址格式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(2) 设计Cache 地址格式。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(3) 列出程序执行过程中各 Cache 块的使用情况。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(4) 计算Cache 的块命中率。解:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

(1) 主存地址格式:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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(2) Cache 地址格式:UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526


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(3) 程序执行过程中各Cache 块的使用情况见下表。UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

主存块地址流UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

B6UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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Cache b0UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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Cache b3UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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(4) 由上述 Cache 块的使用过程可知:Cache 的块命中率=4/12=1/3UDY★济宁成人高考报名电话0537-2229526

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