計算機體系結(jié)構(gòu)A卷答案

1、 計算機體系結(jié)構(gòu) 課程試卷（ A ）參考答案及評分標準開課系部： ，學生班級： ，教師： 一、單項選擇題（在下列每小題的四個備選答案中，只有一個答案是正確的，請把你認為是正確的答案填入題后的（）內(nèi)，每小題2分，共20分）1在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，提高軟件功能實現(xiàn)的比例會( C )。A、提高解題速度 B、減少需要的存貯容量C、提高系統(tǒng)的靈活性 D、提高系統(tǒng)的性能價格比2屬計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮的應是（ C ）。A主存采用CMOS還是TTLB主存采用多體交叉還是單體C主存容量和編址方式D主存頻寬的確定3推出系列機的新機器，不能更改的是( C )。A、原有指令的尋址方式和操作碼 B、系統(tǒng)總線的組成C、數(shù)據(jù)通路

2、寬度 D、存貯芯片的集成度4不同系列的機器之間，實現(xiàn)軟件移植的途徑不包括( B )。A、用統(tǒng)一的高級語言 B、用統(tǒng)一的匯編語言C、模擬 D、仿真5重疊控制是將多條指令（ D ）。A 同時執(zhí)行 B、串行執(zhí)行C、并行執(zhí)行 D、同一時刻在不同過程段上重疊執(zhí)行6在計算機系統(tǒng)設(shè)計中，比較好的方法是：（ D ）A. 從上向下設(shè)計 B、從下向上設(shè)計從兩頭向中間設(shè)計 D、從中間開始向上、向下設(shè)計7動態(tài)流水線是（ C ）。A在不同時刻可組成數(shù)條流水線 B、標量流水線 C不同時刻只能組成一條不同的流水線 D、向量流水線8 假設(shè)用軟件方法在A計算機上實現(xiàn)B計算機的指令系統(tǒng)，則B稱為（C）。A仿真機 B.

3、宿主機C虛擬機 D. 目標機9 計算機中優(yōu)化使用的操作碼編碼方法是（ D ）。A:哈夫曼編碼 B:ASCII碼C:BCD碼 D:擴展操作碼10 在采用基準測試程序來測試評價機器的性能時，下列方法按照評價準確性遞增的順序排列是（  B  ）。（1）實際的應用程序方法（2）核心程序方法（3）玩具基準測試程序（小測試程序）（4）綜合基準測試程序A:（1）（2）（3）（4）B:（2）（3）（4）（1）C:（3）（4）（1）（2）D:（4）（3）（2）（1）二、單項選擇題（每小題4分，共20分）1. 某計算機的Cache-主存層次采用組相聯(lián)映象

4、方式，塊大小為128字節(jié)，Cache容量為64塊，按4塊分組,主存容量為4096塊。那么主存地址共需( A )位？A:19B:18C:20D:以上都不對2. 一條4段的流水線可以由以下時空圖來表示，求該流水線的實際吞吐率（假設(shè)n=100）(B)A: 1MIPSB: 0.33MIPSC:0.167MIPS D: 0.328MIPS3、 一條4段流水線，每段執(zhí)行時間為1ns，求該流水線執(zhí)行100條指令最大效率為：( C ) A:100 B:96.2C:97.1D:3884、 假設(shè)一條指令的執(zhí)行過程可以分為“取指令”、“分析”和“執(zhí)行”三段，每一段的執(zhí)行時間均為，連續(xù)執(zhí)行n條指令

5、所需要花費的最短時間約為（假設(shè)僅有“取指令”和“分析”可重疊并假設(shè)n足夠大）： ( B )A: B: C: D: 5. 將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度提高到原來的20倍，但該功能的處理時間僅占整個系統(tǒng)運行時間的40%，則采用此提高性能的方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高（ B ）倍。A 20 B 1.613 C 3.326 D 以上答案都不對三、填空題（每空2分，共20分）1. Flynn分類法是按 數(shù)據(jù)流 和 指令流 的多倍性對計算機系統(tǒng)分類。2. 提高計算機系統(tǒng)并行性的主要技術(shù)途徑有時間重疊、 資源重復 和 資源共享 。3. 解決先讀后寫相關(guān)的方法有延時氣泡法和 定向路徑 兩種。4. 程序的

6、局部性包括 時間 上的局部性和 空間 上的局部性。5Cache寫不命中時，只寫入主存，并不將該存儲字所在塊由主存調(diào)入Cache，這種處理方法稱為_不按寫_分配法。如果寫入主存的同時，還將該存儲字所在塊由主存調(diào)入Cache，則稱為按寫 分配法。6流水線消除速度瓶頸的方法有_細分瓶頸段 _和 重設(shè)瓶頸段 兩種。三、簡答題（每題5分，共 20分）1簡要說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)三個概念的區(qū)別。 計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)；計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有多種組成；一種組成可以有多種實現(xiàn)。同一系列機中各種型號的機器具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但采用不同的組成和實現(xiàn)

7、技術(shù)，因而具有不同的性能和價格。（5分）2簡述RISC的優(yōu)缺點RISC優(yōu)點:(1) 簡化的指令系統(tǒng) (2) 以寄存器-寄存器方式工作 (3) 指令部以流水方式工作 (4) 使用較多的通用寄存器以減少訪存,一般至少有32個通用寄存器 (5) 為提高指令執(zhí)行速度,絕大部分指令采用組合電路控制器實現(xiàn),不用或少用微程序?qū)崿F(xiàn) (6) 通過精心選擇的指令系統(tǒng),并采用軟件手段 （每答出1點給1分） RISC缺點:指令功能簡單使得程序代碼較長,占用了較多的存儲器空間 （1分）3. 簡述計算機系統(tǒng)設(shè)計中經(jīng)常用到的4個定量原理。 以經(jīng)常性事件為重點 （1分） Amdahl定律：加快某部件執(zhí)行速度所獲得的系統(tǒng)性能加

8、速比，受限于該部件在系統(tǒng)中所占的重要性。（2分）CPU性能公式： CPU時間= IC x CPI x 時鐘周期時間 （1分） 程序的局部性原理 （1分）4. 降低Cache失效開銷有哪幾種方法？簡述其基本思想。降低Cache失效開銷的方法：（每答出一種方法給1分）讓讀失效優(yōu)先于寫寫緩沖合并請求字處理技術(shù)非阻塞Cache技術(shù)采用兩級Cache五、考慮兩種不同組織結(jié)構(gòu)的Cache：直接映像Cache和2路組相聯(lián)映像Cache，試問它們對CPU的性能有何影響？先求平均訪存時間，然后再計算CPU性能。（12分）分析時請用以下假設(shè)：（1） 理想Cache（命中率為100%）情況下的CPI為2.0，時鐘周

9、期為2ns，平均每條指令訪存1.3次。（2） 兩種Cache容量均為64kB，塊大小為32B（3） 在組相聯(lián)映像Cache中，由于多路選擇器的存在而使CPU的時鐘周期增加到原來的1.10倍。（4） 這兩種結(jié)構(gòu)Cache的失效開銷都是70ns。（5） 命中時間為1個時鐘周期，64KB直接映像Cache的失效率為1.4%，相同容量的2路組相聯(lián)映像Cache的失效率為1.0%。平均訪存時間為： 平均訪存時間命中時間失效率×失效開銷 因此，兩種結(jié)構(gòu)的平均訪存時間分別是： 平均訪存時間1路2.0（0.014×70）2.98 ns （2分） 平均訪存時間2路2.0×1.10（0.010×70）2.90 ns （2分） 2路組相聯(lián)Cache的平均訪存時間比較低。（2分） CPU 時間IC×(CPIexe每條指令的平均存儲器 停頓周期數(shù))×時鐘周期時間 IC ×(CPIexe×時鐘周期時間每條指令的平均存儲器停頓時間)因此：CPU時間1路 IC×(2.0×2(1.3