計算機體系結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)題及答案

1、第一題 選擇題1 simd 是指（ b）a、單指令流單數(shù)據(jù)流b、單指令流多數(shù)據(jù)流c、多指令流單數(shù)據(jù)流d、多指令流多數(shù)據(jù)流2. 下列那種存儲設(shè)備不需要編址？ da. 通用寄存器b. 主存儲器c. 輸入輸出設(shè)備d. 堆棧3. 按照計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，算術(shù)運算、邏輯運算和移位等指令應(yīng)屬于（a）級機器語言。a、傳統(tǒng)機器語言機器b、操作系統(tǒng)機器c、匯編語言機器d、高級語言機器4. 早期的計算機系統(tǒng)只有定點數(shù)據(jù)表示， 因此硬件結(jié)構(gòu)可以很簡單。 但是這樣的系統(tǒng)有明顯的缺點，下面哪一個不是它的缺點：ba數(shù)據(jù)表示范圍小 b單個需要的計算時鐘周期多c編程困難 d存儲單元的利用率很低7下面哪個頁面替換算法實際上是不

2、能夠?qū)崿F(xiàn)的？da）隨機頁面替換算法b）先進先出替換算法c）最久沒有使用算法d）最優(yōu)替換算法 9指令優(yōu)化編碼方法，就編碼的效率來講，那種方法最好？ca. 固定長度編碼b. 擴展編碼法c. huffman編碼法d. 以上編碼都不是 10在早期馮·諾依曼計算機特征中，機器以（c）為中心。a、存儲器b、輸入輸出設(shè)備c、運算器d、控制器1.risc 計算機的指令系統(tǒng)集類型是 ( c )。a. 堆棧型 b.累加器型c. 寄存器寄存器型 d.寄存器 -存儲器型2、相聯(lián)存儲器的訪問方式是 ( d)。 a先進先出順序訪問b按地址訪問c無地址訪問d按內(nèi)容訪問3、假設(shè)條指令的執(zhí)行過程可以分為“取指令”、“

3、分析”和“執(zhí)行”三段，每段分別只有個部件可供使用，并且執(zhí)行時間分別為t 、2 t 和 3t ， 連續(xù)執(zhí)行 n 條指令所需要花費的最短時間約為 ( c )。（假設(shè)“取指令”、“分析”和“執(zhí)行”可重疊，并假設(shè)n 足夠大）a6 n tb2 n t c 3 n tdnt 6、下列計算機不屬于 risc計算機的是（ c ）。asun： ultra sparcbibm： power pc620cibm： pc/xt ddec： alpha211647、哪一點不是 risc的特點？（ d ）a. 減少指令的平均執(zhí)行周期數(shù)b. 重視編譯優(yōu)化技術(shù)c. 減少指令和尋址方式的種類d. 增加指令的功能8、哪種兼容方式

4、對系列機來說是必須要求做到的？（b ）a. 向前兼容b.向后兼容 c.向上兼容d.向下兼容9、在計算機系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是( d )。 a程序計數(shù)器b. 累加計數(shù)器 c中斷計數(shù)器 d程序狀態(tài)字 (psw)10、存儲器讀寫速率越高， 每位的成本也越高， 存儲容量也小。 解決這一問題的主要方法是采用 ( c )。acache b并行存儲器 c多級存儲體系結(jié)構(gòu)d緩沖技術(shù)1計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)按照由高到低的順序是（a）。a、高級語言機器級、匯編語言機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級、微程序機器級b、高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級、匯編語言機器級、微程序機器級 c、應(yīng)用語言機器級、傳統(tǒng)語言機器級

5、，匯編語言機器級，操作系統(tǒng)機器級d、應(yīng)用語言機器級，操作語言機器級，微程序機器級、傳統(tǒng)機器語言機器級 2機器內(nèi)浮點數(shù)都包含階碼和尾數(shù)兩部分，其中尾數(shù)的位數(shù)主要影響（a ）。a、能表示數(shù)的精度b、能表示數(shù)的范圍c、能表示數(shù)的范圍和精度d、能表示數(shù)在數(shù)軸上分布的離散程序3risc的含義是（ c ）。a 、 reduced instruction system computer b 、 reproduced instruction set computer c 、 reduced instruction set computerd 、 reproduced instruction system co

6、mputer 4推出系列機的新機器，不能更改的是（ a ）。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)通路寬度d、存儲芯片的集成度8與全相聯(lián)映象相比，組相聯(lián)映象的優(yōu)點是（a ） 、目錄表小、比較對法、命中率高、主存利用率高10 對于線性流水，在每段經(jīng)過的時間相等的情況下，流水線的效率與（c ） 成正比。a、任務(wù)數(shù) b 、流水線段數(shù) c、吞吐率 d、排空時間1. 對應(yīng)用程序員不透明的是 (d ) 。a先行進位鏈 b乘法器c指令緩沖器 d條件碼寄存器2. 以下說法中，不正確的是 (b ) 。軟、硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例會a提高解題速度b提高硬件利用率c提高硬件成本d減

7、少所需的存儲器用量4.數(shù)據(jù)表示的含義是（ d ）。a表示數(shù)據(jù)所采用的數(shù)制和碼制b數(shù)據(jù)類型 c浮點數(shù)的表示方式d硬件能直接識別的數(shù)據(jù)類型6. 在不同類中斷事件優(yōu)先級中， ( d )不受中斷屏蔽的控制。a中斷按鍵b外部中斷ci/o 中斷d訪管中斷7. 與虛擬存儲器的等效訪問速度無關(guān)的是（d ）。a訪存頁地址流 b頁面替換算法 c主存的容量d輔存的容量8. 頁是()單位，由 ()劃分，它的長度 ()。da邏輯，系統(tǒng)，定長b邏輯，用戶，不定長c物理，用戶，不定長d 物理，系統(tǒng)，定長1. 某個時期投入市場的機器上編制的軟件， 不用修改就可運行在比它之后投入市場的機器上，這被稱為 (d) 。a向上兼容b向

8、下兼容 c向前兼容 d向后兼容2. 信息按整數(shù)邊界存儲的主要優(yōu)點是（ a ）。a訪存速度快 b節(jié)約主存單元c指令字的規(guī)整化d指令的優(yōu)化4. 按 cache 地址映像的塊沖突概率從高到低的順序是（c ）。a. 全相聯(lián)映像、 直接映像、 組相聯(lián)映像b.組相聯(lián)映像、 直接映像、 全相聯(lián)映像c. 直接映像、 組相聯(lián)映像、 全相聯(lián)映像d.全相聯(lián)映像、 組相聯(lián)映像、 直接映像5. 衡量流水線的主要性能指標是 (d ) 。a. 流水線容量 b. 流水線長短c. 流水線規(guī)模 d. 流水線吞吐率和效率2. 并行處理發(fā)展通過 ( d )途徑形成了分布處理系統(tǒng)。a提高主頻 b 時間重疊c資源重復(fù)d資源共享3. 系列

9、機軟件必須保證（ d ），一般應(yīng)做到軟件的向上兼容性。a、向上兼容b、向下兼容 c 、向前兼容 d 、向后兼容1對機器語言程序員透明的是（b ）。a中斷字 b 主存地址寄存器 c通用寄存器d 條件碼按照 flynn 的分類， p的 mmx指令采用的是（ 31）模型，而當前的高性能服務(wù)器與超級計算機則大多屬于（ 32）類。（ 31）、（ 32） asisd b simdcmisd dmimd例題 1 分析按照 flynn 的分類，計算機可分為sisd、simd、misd和 mimd共 4 類。p中開始采用 mmx技術(shù)，引進了一些新的通用指令，雖然使用了單指令多數(shù)據(jù)思想，但從整體上說 p仍屬于 s

10、isd類。當前的高性能服務(wù)器與超級計算機大多具有多個處理器，多任務(wù)處理并行處理， 基本上都屬于 mimd。例題 1 答案（ 31）a （ 32）d第二題 填空題1、進行仿真工作的機器稱為宿主機， 而被仿真的機器稱為目標機。3、cache存儲器寫保護時，只寫入 cache，僅當需塊替換時，才將其寫回主存， 稱這種修改方法為寫回法法。4、一般中斷是在每條指令的尾部時處理的，而頁失效是立即處理的。1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(fù)和資源共享。4在 cache 存貯器中， cpu每次寫 cache的同時，也寫入主存，稱這種更新主存塊內(nèi)容的方法為寫直達法。2計算機組成是計算機體系結(jié)

11、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)。3“主存 - 輔存”層次的目的是為了彌補主存主存”層次的目的是為了彌補主存速度容量的不足；“cache- 的不足。4從計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展來看， 早期的計算機是以運算器為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 而近代的是以存儲器為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。6. 計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是大概率原則、 阿摩達爾定律 和局部性原理。7. amdahl定律表明系統(tǒng)的加速比依賴于部件可改進比例 和加速比兩個因素。9. 一條 dlx指令最多需要 5 個時鐘周期，它們分別是取指周期、 指令譯碼 周期、執(zhí)行/ 有效地址計算周期、 存儲器 周期和寫回周期。10. 吞吐

12、率是流水線在單位時間內(nèi)所完成的任務(wù)數(shù)或輸出結(jié)果的數(shù)量。11. 流水線在連續(xù)流動達到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的吞吐率叫做最大吞吐率 。12. 按照同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來分，流水線可分為動態(tài)流水線和靜態(tài)流水線。13. 流水線中的相關(guān)有 結(jié)構(gòu)相關(guān)、 數(shù)據(jù)相關(guān) 和 控制相關(guān) 。1. 并行性包括同時性和并發(fā)性二重含義。5.解決通用寄存器數(shù)相關(guān)的辦法有推后法和設(shè)置相關(guān)專用通路。2.計算機系統(tǒng)的 3t 性能目標是1tflops計算能力，1tbyte主存客量和1tbyte s的 i/o帶寬。4. 浮點數(shù)階碼位數(shù)影響數(shù)的可表示范圍大小，尾數(shù)的位數(shù)影響數(shù)的可表示精度大小。5. 在滿足系統(tǒng)性能和總線流量的前提下，

13、可以采用總線的功能組合、并/ 串- 串/ 并轉(zhuǎn)換、信息編碼等方式來減少總線的線數(shù)。8. 段頁式虛擬存貯器的內(nèi)部地址映象表機構(gòu)有段表和頁表兩部分。9. 在 m段組成的流水線中， 設(shè)各段經(jīng)過的時間不同， 則在連續(xù)完成 n 個任務(wù)時流水線的效率為。10. 全局相關(guān)指已進入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)指令之間的相關(guān)。1中斷響應(yīng)時間是指從發(fā)出中斷請求到進入中斷處理程序這段時間_。3對于計算機體系結(jié)構(gòu)， 計算機組成和計算機實現(xiàn)三個概念來說，計算機組成 著眼于機器級內(nèi)各事件排序方式計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)著眼于對傳統(tǒng)機器級界面的確定，計算機實現(xiàn)著眼于 微程序設(shè)計。5. 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配實際上就是在中斷響應(yīng)硬件和中

14、斷處理程序軟件之間的功能分配。6. 數(shù)據(jù)寬度是指在期間所傳送的數(shù)據(jù)總量。7. 評價存貯器性能的基本要求是大容量、高速度和低價格。8. 程序的局部性包括時間上的局部性和空間上的局部性9. 在“一次重疊”解釋時，第 k+1 條指令需要等第 k條指令執(zhí)行后才能形成， 稱此時發(fā)生了指令相關(guān)。10. 中斷屏蔽不能改變中斷響應(yīng)的優(yōu)先次序， 但是能夠動態(tài)改變中斷處理程序次序。一、 判斷題1可以說向后兼容是系列機的根本特征。（ ）3在數(shù)據(jù)描述符中，描述符與數(shù)據(jù)分開存放，主要用于描述單個數(shù)據(jù)的特征。（× ）6. 為了動態(tài)調(diào)節(jié)中斷處理程序?qū)嶋H執(zhí)行完的次序，需要在中斷級請求源和中斷響應(yīng)排隊器的入口端之間加

15、設(shè)中斷屏蔽字寄存器和相應(yīng)的控制門電路。（）7. 頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢測，以便在此時看是否調(diào)頁。（× ）8. cache存貯器等效訪問速度達不到接近于第一級cache的，可以增加 cache容量來解決。（ ）9. 對于通用寄存器變址相關(guān)的情況，有可能會出現(xiàn)“一次相關(guān)”，而不會出現(xiàn)“二次相關(guān)”。（ × ）1( ) 器件的發(fā)展是推動計算機系統(tǒng)向前發(fā)展的最直接的動力。3(× ) 由于 risc簡化了指令系統(tǒng)，因此， risc上的目標程序比 cisc上的目標程序要短一些，程序運行的時間就會少一些。5. ( )專用總線的總線數(shù)多，系統(tǒng)流量大， i/o 系統(tǒng)

16、不適宜用專用總線。8( ) 存儲器采用單體單字，還是多體交叉并行存取，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)是透明的。10. ( × ) 從軟硬功能分配看，靜態(tài)流水線把功能負擔較多地加到硬件上，而動態(tài)流水線則較多地加到軟件上，以提高流水的效能。3( × ) 在集中式定時查詢方式中，共享總線的部件都有各自的一對" 總線請求" 和" 總線準許 " 線。4(× ) 頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢測，以便在此時看是否調(diào)頁。3、若 cache 未命中，應(yīng)將程序掛起，同時調(diào)塊。（× ）5、只要將子過程進一步細分，就可以使流水吞吐率進一步提

17、高。（×）1. 系統(tǒng)是否設(shè)浮點運算指令，對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。（錯 ）2. 基址尋址支持程序的動態(tài)再定位，變址尋址支持程序的循環(huán)。（ 對 ） 存儲轉(zhuǎn)發(fā)尋徑：在存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位， 每個結(jié)點有一個包緩沖區(qū)。 包從源結(jié)點經(jīng)過一系列中間結(jié)點到達目的結(jié)點。 當一個包到達一個中間結(jié)點時， 它首先被存入緩沖區(qū)， 當所要求的輸出通道和接收結(jié)點的包緩沖區(qū)可使用時， 然后再將它傳送給下一個結(jié)點。1系列機所謂系列機是指在一個廠家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的機器。 系列機方法能夠在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機器之間實現(xiàn)軟件移植。5mips mips=

18、= 6mflops mflops=7命中率存儲器替換策略命中率是為存儲器層次結(jié)構(gòu)中任意兩個相鄰層次而定義的一個概念，當在mi 中找到一個信息項時，稱之為命中，反之稱之為缺失。在mi 層的命中率就是信息項可在 mi 中找到的概率。11存儲轉(zhuǎn)發(fā)尋徑在存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位， 每個結(jié)點有一個包緩沖區(qū)。 包從源結(jié)點經(jīng)過一系列中間結(jié)點到達目的結(jié)點。 當一個包到達一個中間結(jié)點時， 它首先被存入緩沖區(qū)， 當所要求的輸出通道和接收結(jié)點的包緩沖區(qū)可使用時， 然后再將它傳送給下一個結(jié)點。13. 靜態(tài)流水線在同一時間內(nèi)， 多功能流水線中的各個功能段只能按照一種固定的方式連接，實現(xiàn)一種固定的功能。只有當按

19、照這種連接方式工作的所有任務(wù)都流出流水線之后，多功能流水線才能重新連接，以實現(xiàn)其他功能。14. 存儲器帶寬存儲器帶寬為存儲器在連續(xù)訪問時的數(shù)據(jù)吞吐速率。帶寬的單位通常是每秒鐘傳送的位數(shù)或字節(jié)數(shù)。15. amdahl定律：系統(tǒng)中對某一部件或某種執(zhí)行方式取采了改進后，整個系統(tǒng)性能的提高與兩種因素有關(guān)（ 1）改進部分的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例有關(guān)；（2）與改進部分在采用改進措施后比較有改進措施前性能提高的倍數(shù)有關(guān)。：加速比：改進部分的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例：改進部分在改進前的性能與改進后的性能之比，（也就是改進部分性能提高的倍數(shù)）1. 結(jié)構(gòu)相關(guān)當指令在流水線中重疊執(zhí)行時，流水線有可能改變指

20、令讀/ 寫操作的順序（ 2 分），使得讀 / 寫操作順序不同于它們非流水實現(xiàn)時的順序（2 分），將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)2. 程序的局部性原理程序在執(zhí)行時所訪問的地址不是隨機的，而是相對簇聚（ 3 分）；這種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分（1 分）。3. cpi指令時鐘數(shù)（ cycles per instruction）（ 4 分）。4. 并行性：包含同時性和并發(fā)性 . 是指在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。5. 組相聯(lián)映象：主存中的每一塊只能映象到cache中唯一一個特定塊的位置, 即第 i 塊映象到 cache中物理地址應(yīng)為 i mod 2ncb塊的位置上。6. 模擬: 用一種機

21、器語言解釋另一種機器語言的方式.仿真: 用微機解釋機器語言的方式。（4 分）17、 flynn分類法：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種分類方法按照同時執(zhí)行的指令流與數(shù)據(jù)流在系統(tǒng)中的數(shù)目，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為：sisd單指令單數(shù)據(jù)流， simd多指令流多數(shù)據(jù)流， misd多指令流單數(shù)據(jù)流， mimd多指令流多數(shù)據(jù)流。18、 物理地址 cache 存儲系統(tǒng)：物理地址 cache 存儲系統(tǒng)是指 cache、主存、磁盤這三個存儲器分別構(gòu)成 "cache- 主存" 和" 主存- 磁盤" 兩個存儲系統(tǒng)19、非阻塞網(wǎng)絡(luò)：非阻塞網(wǎng)絡(luò)： 邏輯上的交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)， 除非存在不同輸入端口向同一輸

22、出端口發(fā)送消息，否則消息通信將不會阻塞。請描述存儲器訪問的時間局部性和空間局部性，并講述其原因。時間上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很可能是現(xiàn)在正在使用的信息， 這主要是由程序的循環(huán)和堆棧等造成的?？臻g上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很可能與現(xiàn)在正在使用的信息在空間上是相鄰或相近的， 這主要是由于指令通常是順序執(zhí)行的和數(shù)據(jù)是集簇存放所造成的。15、 簡述流水線技術(shù)的特點流水過程由多個相聯(lián)系的子過程組成，每個過程稱為流水線的" 級" 或" 段" 。流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時序過程。13、 簡述 simd計算機的分布式存儲器與共享存儲器的異同。s

23、imd計算機的分布式存儲器與共享存儲器的相同點都存在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。不同點式在共享內(nèi)存方案中， 共享的多體并行存儲器通過對準網(wǎng)絡(luò)與各處理單元相連。在分布內(nèi)存方案中， 每個處理單元有自己的本地存儲器， 處理單元有自己的本地存儲器，處理單元之間的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)絡(luò)完成。15、 程序中有哪兩類相關(guān)，分別可以采取什么方法來解決？(1) 數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)相關(guān)指在執(zhí)行本條指令的過程中， 如果用到的指令、 操作數(shù)、變址偏移量等是前面指令的執(zhí)行結(jié)果， 則必須等待前面的指令執(zhí)行完成， 并把結(jié)果寫到主存或通用寄存器中之后，本條指令才能開始執(zhí)行。可以采取設(shè)置專用數(shù)據(jù)通路、延遲執(zhí)行等方法來解決數(shù)據(jù)相關(guān)。(2) 控制相關(guān)控制相

24、關(guān)指由條件分支指令、 轉(zhuǎn)子程序指令、 中斷等引起的相關(guān)。 可以采取靜態(tài)分支預(yù)測技術(shù)、動態(tài)分支預(yù)測技術(shù)、提前形成條件碼等來解決控制相關(guān)。14、 簡述超標量處理機的特點超標量處理機一般具有多于一條的流水線， 一臺 m度的超標量處理機可同時發(fā)射m條指令，指令的發(fā)射等待時間為 1 個時鐘，指令的并行度為 m。12、 數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系是什么？在設(shè)計一個計算機系統(tǒng)時，確定數(shù)據(jù)表示的原則主要有哪幾個？數(shù)據(jù)類型有多種多樣，如文件、圖、表、樹、陣列、隊列、鏈表、棧、向量、串、實數(shù)、整數(shù)、布爾數(shù)、字符等。數(shù)據(jù)表示研究的是計算機硬件能夠直接識別，可以被指令系統(tǒng)直接調(diào)用的那些數(shù)據(jù)類型。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

25、研究的是面向系統(tǒng)軟件， 面向應(yīng)用領(lǐng)域所需要處理的各種數(shù)據(jù)類型， 研究這些數(shù)據(jù)類型的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并給出相應(yīng)的算法。確定哪些數(shù)據(jù)類型用數(shù)據(jù)表示來實現(xiàn)的原則主要有三個，一是縮短程序的運行時間，二是減少 cpu與主存儲器之間的通信量， 三是這種數(shù)據(jù)表示的通用性和利用率。16、 實現(xiàn)軟件移植的主要途徑有哪些？它們存在什么問題？適用于什么場合？（1） ） 采用系列機方法， 只能在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機器之間實現(xiàn)軟件移植，一般是一個廠家生產(chǎn)的機器（2） ） 采用模擬與仿真的方法， 可在不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間相互移植軟件，對于使用頻率較高的指令， 盡可能用仿真方法以提高運算速度， 而對于使

26、用頻率低且難于用仿真實現(xiàn)的指令則用模擬方法來實現(xiàn)。（3） ） 采用統(tǒng)一的高級語言方法， 可以解決結(jié)構(gòu)相同或完全不同的各種機器上的 軟件移植， 但是，要統(tǒng)一高級語言， 語言的標準化很重要， 但難以在短期內(nèi)解決。1設(shè)計 risc機器可采用的基本技術(shù)有哪些？設(shè)計 risc機器的基本技術(shù)： 按設(shè)計 risc機器的一般原則來精選和優(yōu)化設(shè)計指令系統(tǒng)； 邏輯上采用硬聯(lián)組合電路為主， 適當輔以微程序控制； 在 cpu內(nèi)設(shè)置大量寄存器， 采用重疊寄存器組的窗口； 指令采用重疊和流水的方式解釋，采用延遲轉(zhuǎn)移；優(yōu)化設(shè)計高質(zhì)量的編譯程序。19簡述計算機系統(tǒng)設(shè)計中軟硬件取舍3 原則。1） 在現(xiàn)有器件的條件下，系統(tǒng)要有較

27、高的性能價格比；2） 不要不合理地限制各種組成、實現(xiàn)技術(shù)的采用；3） 硬件的設(shè)計要考慮如何為軟件提供更好的支持。2. 簡述 risc結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。(1) 選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；(2) 每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；(3) 所有指令長度均相同；(4) 只有 load 和 store 操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進行(5) 以簡單有效的方式支持高級語言。3. 解決流水線結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法有哪些？（1） ）流水化功能單元（2） ）資源重復(fù)（3） ）暫停流水線4. 組相聯(lián) cache 比相同容量的之直接映象 cache的失效率低。由此是

28、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？答：不一定。因為組相聯(lián)命中率的提高是以增加命中時間為代價的，組相聯(lián)需要增加多路選擇開關(guān)。11、一條流水線連接圖如下所示，畫出100 條指令連續(xù)通過該流水線的時空圖， 并計算該流水線的加速比。（其中）參考答案：順序執(zhí)行的時間為 t06×100 600ns采用流水方式執(zhí)行的時間為 t13×99+6=303加速比 s t0/t1600/303=1.98 12、13、雙輸入端的加、乘雙功能靜態(tài)流水線有1、2、3、4 四個子部件，延時分別為 t,t, 2t,t ，“加”由 124組成，“乘”由 134組成，輸出可

29、直接返回輸入或鎖存。現(xiàn)執(zhí)行（1） ）畫出流水時空圖，標出流水線入端數(shù)據(jù)變化情況。（2） ）求運算全部完成所需的時間和流水線效率。（3） ）找出瓶頸子過程并將其細分， 重新畫出時空圖并計算流水時間和效率。部件 結(jié)果輸入a1 a2a3 a4a1+b1a2+b2a3+b3a4+b4b1 b2b3 b4c1c2c3c4t4321（ 1）（ 2）由上圖可知，全部運算完的時間是23t 。（ 3）43-23-121輸入a1 a2 a3 a4a1+b1 a2+b2 a3+b3 a4+b4 b1 b2 b3 b4c1 c2 c3 c4 結(jié)果t部件由上圖可知，流水時間為20t 。2在下列不同類型的處理機上做向量運算：d=(