(最新整理)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問答題第5章

1、(完整)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問答題第5章(完整)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問答題第5章 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問答題第5章）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)問答題第5章的全部內(nèi)容。第5章 存儲層次1。 單級存儲器的主要矛盾是什么?通常采取什么方法來解決？ 主

2、要矛盾：（1) 速度越快，每位價(jià)格就越高。 （2） 容量越大,每位價(jià)格就越低。 （3) 容量越大，速度越慢。采取多級存儲層次方法來解決.2. 評價(jià)存儲層次的主要參數(shù)有哪些？存儲層次的平均每位價(jià)格、命中率或失效率、平均訪問時(shí)間。3。 “cache-主存”和“主存輔存層次的主要區(qū)別是什么？ 存儲層次比較項(xiàng)目“cache主存層次“主存輔存”層次目的為了彌補(bǔ)主存速度的不足為了彌補(bǔ)主存容量的不足存儲管理的實(shí)現(xiàn)全部由專用硬件實(shí)現(xiàn)主要由軟件實(shí)現(xiàn)訪問速度的比值（第一級比第二級）幾比一幾萬比一典型的塊（頁)大小幾十個(gè)字節(jié)幾百到幾千個(gè)字節(jié)cpu對第二級的訪問方式可直接訪問均通過第一級不命中時(shí)cpu是否切換不切換切

3、換到其他進(jìn)程4。 在存儲層次中應(yīng)解決哪四個(gè)問題? （1）映像規(guī)則：當(dāng)把一個(gè)塊調(diào)入高一層存儲器時(shí)，可以放到哪些位置上。 （2）查找算法：當(dāng)所要訪問的塊在高一層存儲器中時(shí)，如何找到該塊。 （3）替換算法：當(dāng)發(fā)生失效時(shí)，應(yīng)替換哪一塊。 （4）寫策略：當(dāng)進(jìn)行寫訪問時(shí)，應(yīng)進(jìn)行哪些操作。 5。 地址映像方法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ (1）全相聯(lián)映像。實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制復(fù)雜，代價(jià)高,速度慢.cache空間的利用率較高,塊沖突概率較低，因而cache的失效率也低。(2)直接映像.實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制簡單，速度快.cache空間的利用率較低，塊沖突概率較高，因而cache的失效率也高.（3）組相聯(lián)映像。組相聯(lián)是直接

4、映像和全相聯(lián)的一種折中。6。 組相聯(lián)cache比相同容量的直接映像cache的失效率低.由此是否可以得出結(jié)論:采用組相聯(lián)cache一定能帶來性能上的提高?為什么？ 不一定.因?yàn)榻M相聯(lián)命中率的提高是以增加命中時(shí)間為代價(jià)的,組相聯(lián)需要增加多路選擇開關(guān).7. cache中,有哪兩種實(shí)現(xiàn)并行查找的方法？（1)用相聯(lián)存儲器實(shí)現(xiàn)。 （2）用單體多字存儲器和比較器來實(shí)現(xiàn)。8。 替換算法有哪幾種?它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（1）隨機(jī)法：簡單、易于用硬件實(shí)現(xiàn)，但這種方法沒有考慮cache塊過去被使用的情況，反映不了程序的局部性,所以其失效率比lru的高。(2）先進(jìn)先出法:容易實(shí)現(xiàn)。它雖然利用了同一組中各塊進(jìn)入cach

5、e的順序這一“歷史”信息，但還是不能正確地反映程序的局部性。（3)最近最少使用法lru：失效率最低.但是lru比較復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)比較困難.9。 寫策略主要有哪兩種?它們各有什么優(yōu)點(diǎn)? (1) 寫直達(dá)法：易于實(shí)現(xiàn)，而且下一級存儲器中的數(shù)據(jù)總是最新的。(2） 寫回法：速度快，寫操作能以cache存儲器的速度進(jìn)行.而且對于同一單元的多個(gè)寫最后只需一次寫回下一級存儲器，有些“寫”只到達(dá)cache,不到達(dá)主存，因而所使用的存儲器頻帶較低。10. 在寫回法中，可采用什么方法減少在替換時(shí)塊的寫回？ 常采用“污染位標(biāo)志.即為cache中的每一塊設(shè)置一個(gè)“污染位”(設(shè)在與該塊相應(yīng)的目錄表項(xiàng)中），用于指出該塊是“

6、臟”的（被修改過）還是干凈的（沒被修改過）。替換時(shí)，若被替換的塊是干凈的,則不必寫回下一級存儲器，因?yàn)檫@時(shí)下一級存儲器中相應(yīng)塊的內(nèi)容與cache中的一致。11。 當(dāng)發(fā)生cache寫失效時(shí)，是否調(diào)入相應(yīng)的塊，有哪兩種選擇？（1）按寫分配法:寫失效時(shí)，先把所寫單元所在的塊調(diào)入cache,然后再進(jìn)行寫入。這種方法也稱為寫時(shí)取方法.（2）不按寫分配法：寫失效時(shí)，直接寫入下一級存儲器而不將相應(yīng)的塊調(diào)入cache。這種方法也稱為繞寫法.12. 按照cache產(chǎn)生失效的原因不同，可以把失效分為哪三類？ 強(qiáng)制性失效、容量失效、沖突失效。13. 3c失效與cache的相聯(lián)度、容量有什么樣的關(guān)系？ 相聯(lián)度越高，沖

7、突失效就越少. 強(qiáng)制性失效和容量失效不受相聯(lián)度的影響。 強(qiáng)制性失效不受cache容量的影響，但容量失效卻隨著容量的增加而減少。 2：1的cache經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：大小為n的直接映像cache的失效率約等于大小為n/2的兩路組相聯(lián)cache的失效率。14. 增加cache塊大小一定會降低失效率嗎？不一定。對于給定的cache容量，當(dāng)塊大小增加時(shí)，失效率開始是下降，后來反而上升了.主要因?yàn)樵黾訅K大小會產(chǎn)生雙重作用。一方面它減少了強(qiáng)制性失效；另一方面,可能會增加沖突失效。15偽相聯(lián)的基本思想是什么？采用這種方法時(shí)，在命中情況下,訪問cache的過程和直接映像cache中的情況相同；而發(fā)生失效時(shí)，在訪問下一

8、級存儲器之前，會先檢查cache另一個(gè)位置（塊)，看是否匹配。確定這個(gè)另一塊的一種簡單的方法是將索引字段的最高位取反，然后按照新索引去尋找偽相聯(lián)組中的對應(yīng)塊.如果這一塊的標(biāo)識匹配,則稱發(fā)生了偽命中。否則，就只好訪問下一級存儲器.16偽相聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是什么？偽相聯(lián)既能獲得多路組相聯(lián)cache的低失效率又能保持直接映像cache的命中速度。17。 降低cache失效率有哪些方法？ 增加cache塊大小、提高相聯(lián)度、增加cache的容量、victim cache、偽相聯(lián)cache、硬件預(yù)取技術(shù)、由編譯器控制的預(yù)取、編譯器優(yōu)化。18。 減少cache失效開銷有哪些方法？（1) 讓讀失效優(yōu)先于寫。 （2)

9、寫緩沖合并。（3) 請求字處理技術(shù)。 (4) 非阻塞cache或非鎖定cache技術(shù)。(5) 采用二級cache。19。 減少cache命中時(shí)間有哪些方法?容量小且結(jié)構(gòu)簡單的cache、虛擬cache 、trace cache、cache訪問流水化。20。 請求字處理技術(shù)有哪兩種具體的實(shí)現(xiàn)方法？ 盡早重啟動： 在請求字沒有到達(dá)時(shí),cpu處于等待狀態(tài).一旦請求字到達(dá)，就立即發(fā)送給cpu,讓等待的cpu盡早重啟動,繼續(xù)執(zhí)行 請求字優(yōu)先： 調(diào)塊時(shí),首先向存儲器請求cpu所要的請求字。請求字一旦到達(dá),就立刻送往cpu，讓cpu繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)從存儲器調(diào)入該塊的其余部分.請求字優(yōu)先也稱為回繞讀取或關(guān)鍵字優(yōu)

10、先。21。采用二級cache的基本思想是什么? 通過在原有cache和存儲器之間增加另一級cache，構(gòu)成兩級cache。把第一級cache做得足夠小，使其速度和快速cpu的時(shí)鐘周期相匹配，而把第二級cache做得足夠大，使它能捕獲更多本來需要到主存去的訪問，從而降低實(shí)際失效開銷。22。 采用容量小且結(jié)構(gòu)簡單的cache有什么好處?(1）可以有效地提高cache的訪問速度。因?yàn)橛布胶唵?，速度就越快。小容量cache可以實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)識檢測，對減少命中時(shí)間有益。（2）cache足夠小，可以與處理器做在同一芯片上，以避免因芯片外訪問而增加時(shí)間開銷. (3）保持cache結(jié)構(gòu)簡單可采用直接映像cach

11、e。直接映像cache的主要優(yōu)點(diǎn)是可以讓標(biāo)識檢測和數(shù)據(jù)傳送重疊進(jìn)行,這樣可以有效地減少命中時(shí)間。23。 “虛擬索引物理標(biāo)識 cache的基本思想是什么？ 直接用虛地址中的頁內(nèi)位移（頁內(nèi)位移在虛實(shí)地址的轉(zhuǎn)換中保持不變）作為訪問cache的索引，但標(biāo)識卻是物理地址。cpu發(fā)出訪存請求后，在進(jìn)行虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換的同時(shí),可并行進(jìn)行標(biāo)識的讀取.在完成地址變換之后，再把得到的物理地址與標(biāo)識進(jìn)行比較。24?？刹捎檬裁捶椒ㄌ岣叽鎯ζ鲙挘浚?）增加存儲器的寬度.（2) 采用簡單的多體交叉存儲器。(3）獨(dú)立存儲體.(4)避免存儲體沖突。25。增加存儲器的寬度有什么不足之處? （1）它會增加cpu和存儲器之間的連接通路(通常稱為存儲器總線)的寬度，使其實(shí)現(xiàn)代價(jià)提高.（2)由于cpu訪問cache仍然是每次訪問一個(gè)字，所以cpu和cache之間需要有一個(gè)多路選擇器，而且這個(gè)多路選擇器可能會處在關(guān)健路徑上。主存寬度增加后,用戶擴(kuò)充主存時(shí)的最小增量也增加了相應(yīng)的倍數(shù)。在具有糾錯(cuò)功能的存儲器中實(shí)現(xiàn)對一行（一次可并行讀出的數(shù)據(jù))中部分?jǐn)?shù)據(jù)的寫入比較復(fù)雜。26。簡述dram專用