計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第五章自考練習(xí)題答案

1、第五章重疊、流水和向量處理機(jī)歷年真題精選1 . “一次重疊”中消除“指令相關(guān)”最好的方法是（ A）。A.不準(zhǔn)修改指令B. 設(shè)相關(guān)專用通路C.推后分析下條指令 D.推后執(zhí)行下條指令2 .流水處理機(jī)對(duì)全局性相關(guān)的處理不包括（ D）。A.猜測(cè)法B.提前形成條件碼 C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設(shè)置相關(guān)專用道路3 .推后“分析k 1 ”和設(shè)置“（相關(guān)專用通道）”是解決重疊方式相關(guān)處理的兩種基本方法。前者是以（降低速度）為代價(jià)，使設(shè)備基本上不增加。4 .流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程（再細(xì)分）和瓶頸子過程（多套并聯(lián)）兩種。5 .簡(jiǎn)述在流水機(jī)器中全局性相關(guān)的概念及處理全局性相關(guān)的方法。（P144-14

2、6 ）6 .求向量D=A*（B+C）,各向量元素個(gè)數(shù)均為 6,參照CRAY-1方式分解為3條向量指令：V3-存儲(chǔ)器？ 訪存取A送入V3寄存器組V2-V0+V1 B+C 一 KV4-V2*V3 ?K*A D當(dāng)采用下列2種方式工作時(shí)各需多少拍才能得到全部結(jié)果？（1）和并行執(zhí)行完后，再執(zhí)行；（27拍）（2）采用鏈接技術(shù)。（22拍）（注：CRAY-1方式啟動(dòng)訪存1拍，訪存6拍，打入寄存器組1拍，加法6拍，乘7拍）7 .有一個(gè)3段的單功能非線性流水線，預(yù)約表如下表所示。（1）寫出沖突向量，畫沖突向量狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并確定最佳調(diào)度方案。（c=（101）, 最佳策略是每隔241流入一個(gè)任務(wù)）（2）按最佳調(diào)度方案輸

3、入 5個(gè)任務(wù)，畫出流水的時(shí)空?qǐng)D，求出此時(shí)的吞吐率和效率。時(shí)鐘段號(hào)t1t2t3t4S1V?|vS2?V?S3?V?（吞吐率：5/12 At效率： ）8 .有一個(gè)雙輸入端的加一乘雙功能靜態(tài)流水線，由經(jīng)過時(shí)間為A t、2At、2At、At的1、2、3、4四個(gè)子過程構(gòu)成。加按 1-2-4連接，乘按1-3-4連接，流水線輸出設(shè)有數(shù)據(jù)緩 沖器，也可將數(shù)據(jù)直接返回輸入?，F(xiàn)要執(zhí)行A* （B+C* （D+E*F） +G*H的運(yùn)算，調(diào)整計(jì)算順序，畫出能獲得吞吐率盡量高的流水時(shí)空?qǐng)D，標(biāo)出流水線入、出端數(shù)據(jù)的變化情況；求出完成全部運(yùn)算的時(shí)間及此期間流水線的效率和吞吐率。（效率：3/8 At 效率：3/8）同步強(qiáng)化練習(xí)

4、一.單項(xiàng)選擇題。1. 重疊機(jī)器局部相關(guān)的處理方法有兩類：推后后續(xù)指令對(duì)相關(guān)單元的讀和（C ）。A.異步流動(dòng)B.采用順序流動(dòng) C.設(shè)置相關(guān)直接通路D.調(diào)整指令流動(dòng)的順序2. CRAY-1 的流水線是（C ）。A.多條單功能流水線B.一條單功能流水線C. 一條多功能流水線D.多條多功能流水線3. 指令間的“一次重疊”是指（ B ）。A. “執(zhí)行K ”與“取指K 1 ”重疊B. “分析K 1 ”與“執(zhí)行K ”重疊C. “取指K 1 ”與“分析K ”重疊D. “分析K ”與“執(zhí)行K 1”重疊4. 指令緩沖器的容量越大，發(fā)生指令相關(guān)的概率將（ A ）。A.增大B.降低C.不變D.不定5. “取指”、“分

5、析”、“執(zhí)行”之間的流水屬于（ B ）。A.系統(tǒng)級(jí)流水 B.處理機(jī)級(jí)流水 C.部件級(jí)流水 D.作業(yè)級(jí)流水6. 非線性流水線是指（ B ）。A.流水線中某些功能段在各次運(yùn)算中的作用不同B. 一次運(yùn)算中要多次使用流水線中的某些功能段C. 一次運(yùn)算中使用流水線的多個(gè)功能段D.流水線的各個(gè)功能段在各種運(yùn)算中有不同的組合7. 關(guān)于標(biāo)量流水機(jī)的說法有錯(cuò)的是（ B ）。A.沒有向量數(shù)據(jù)表示 B.不能對(duì)向量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算C.可對(duì)標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行流水處理D.可以對(duì)向量、數(shù)組進(jìn)行運(yùn)算8. 與流水線最大吞吐率有關(guān)的是（ D ）。A.最后子過程的時(shí)間B.各個(gè)子過程的時(shí)間C.最快子過程的時(shí)間D.最慢子過程的時(shí)間9. 在流水線

6、的相關(guān)處理中，會(huì)發(fā)生“寫一寫”相關(guān)和“先讀后寫”相關(guān)的是（C ）。A.猜測(cè)法B.順序流動(dòng) C.異步流動(dòng) D.相關(guān)專用通路10. 在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)是指（ D ）。A.先讀后寫相關(guān) B.指令相關(guān)C.先寫后讀相關(guān) D.由轉(zhuǎn)移指令引起的相關(guān)11. IBM360/91機(jī)對(duì)指令中斷的處理方法是（ A ）。A.不精確斷點(diǎn)法 B.指令復(fù)執(zhí)法 C.精確斷點(diǎn)法 D.對(duì)流水線重新調(diào)度12. CRAY-1機(jī)的兩條向量指令V1-V2+V3V4- V1*V5屬于（B ）。A.沒有功能部件沖突和 Vi沖突，可以并行B.沒有功能部件沖突和 Vi沖突，可以鏈接C.有向量Vi沖突，只能串行D.沒有源Vi沖突，可以交換執(zhí)行

7、順序13. 設(shè)各個(gè)流水段經(jīng)過時(shí)間為t, 一臺(tái)K段流水線，度為 m的超級(jí)流水線處理機(jī)，執(zhí)行完N條指令的時(shí)間為（B ）。,、-N-1人一- N 人A. （N-1） /m*At B.（K+）* At C.（K+N-1）* At D. _ * At14. 以下說法不正確的是（ D ）。A.線性流水線是單功能流水線B.動(dòng)態(tài)流水線是多功能流水線C.靜態(tài)流水線是多功能流水線D.動(dòng)態(tài)流水線只能是單功能流水線15. 在指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)中，下列敘述正確的是（ D ）。A.超標(biāo)量處理機(jī)利用資源重復(fù)，要求高速時(shí)鐘機(jī)制B.超流水線處理機(jī)利用資源重復(fù)，要求高速時(shí)鐘機(jī)制C.超標(biāo)量處理著重開發(fā)時(shí)間并行性，要求高速時(shí)

8、鐘機(jī)制D.超流水線處理機(jī)著重開發(fā)時(shí)間并行性，要求高速時(shí)鐘機(jī)制16. 以下（D ）不屬于流水線的分類。A.按處理機(jī)級(jí)別的分類B.按功能數(shù)量的分類C.按時(shí)間特性的分類D.按時(shí)間順序的分類17. 假設(shè)禁止表F= 1, 3, 6, 8,則8位的原始沖突向量為（）。若選擇第二個(gè)任務(wù)在1拍后送入流水線，則新的沖突向量為（ C ）。A. C. D.18. 由m段組成的流水線，瓶頸段所需時(shí)間為 t ,其余段所需時(shí)間為 t ,則完成n個(gè)任務(wù)的加速化比為（B ）。A. m, m 11 nB.mn* Atii = 1m M (n 1)*Atji = 1C. m1皿*小nD. m1m*Atjn19. 在采用延遲轉(zhuǎn)移支

9、持時(shí)，在以下幾種調(diào)度方法中，效果最好的是哪一種方法（A ）。A.將轉(zhuǎn)移指令前的那條指令調(diào)度到延遲槽中B.將轉(zhuǎn)移目標(biāo)處的那條指令調(diào)度到延遲槽中C.將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時(shí)該執(zhí)行的那條指令調(diào)度到延遲槽中D.在延遲槽中填入NO陞操作指令20. IBM360/91 是一種（B ）。A.向量流水機(jī)B.標(biāo)量流水機(jī)C.陣列流水機(jī)D.多功能動(dòng)態(tài)流水機(jī)21. 由實(shí)際吞吐率公式 TP= TPmax/ （1+ （M-1） /N）可知，當(dāng)N>>M寸，才能使實(shí)際吞吐率接近于最大吞吐率，其中 M表示（A ）。A.流水線子過程個(gè)數(shù) B.任務(wù)數(shù)C.任意正整數(shù) D.流水線連續(xù)處理的任務(wù)數(shù)22. 全局性相關(guān)的處理不包括（A）。

10、A.采取順序流動(dòng) B.猜測(cè)法C.采取延遲轉(zhuǎn)移 D.加快短循環(huán)程序的處理23. 流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括（A）。A.響應(yīng)比B.吞吐率C.加速比D.效率填空題。1 .流水有部件、處理機(jī)、系統(tǒng)等不同等級(jí)，多個(gè)處理機(jī)之間的流水屬（系統(tǒng)）級(jí)流水，也稱（宏 ）流水。2 .根據(jù)流水線中各功能段之間是否有反饋回路，可把流水線分為（ 線性）流水和（ 非 線性）流水。3 .為提高流水線的（最大）吞吐率，首先要找出（瓶頸），然后設(shè)法消除它。向量機(jī)的鏈接技術(shù)，表現(xiàn)于只要不發(fā)生（ V1 ）沖突和（ 功能部件 ）沖突，向量指令之間即使有數(shù)據(jù)相關(guān)，也能大部分時(shí)間并行。5 .衡量流水線性能的主要指標(biāo)是（吞吐率）和（ 效率 ）。

11、6 .指令順序解釋的優(yōu)點(diǎn)是（控制簡(jiǎn)單），缺點(diǎn)是程序解釋的速度低，機(jī)器各部件的（ 利用）率低。7 .始終只讓第K+1條指令的“分析”與第K條指令的“執(zhí)行”在時(shí)間上重疊的方式稱為 “（一 次）重疊”，為了不降低重疊效率，應(yīng)使“分析”和“執(zhí)行”的時(shí)間（相等）。8 .多功能流水線各功能段同時(shí)只能按某一種功能聯(lián)接的稱為（靜）態(tài)流水線，同時(shí)可按不同運(yùn)算或功能聯(lián)接工作的稱為（動(dòng) ）態(tài)流水線。9 .流水線流出任務(wù)的順序始終保持與流入流水線的順序相同的流水線稱為（同步）流動(dòng)的流水線，可以允許與流入的順序不同的流水線稱為（異步 ）流動(dòng)流水線。10 .非線性流水線調(diào)度要解決的問題是讓前后多個(gè)任務(wù)既不發(fā)生爭(zhēng)用（同一流

12、水段），又能使流水線有盡可能高的（吞吐率和效率）。11 .以D= A*（B+C）的向量運(yùn)算為例，適合流水處理的方式有（ 縱向（垂直）處理方式和（ 分組縱橫 ）處理方式，CRAY-1向量機(jī)用的是后者。12 .超標(biāo)量處理機(jī)的度 m是指在每個(gè)（At）時(shí)間內(nèi)能同時(shí)流出（ m ）條指令。13 .“一次重疊”解釋時(shí)，第K+1條指令需等K條指令執(zhí)行后才能形成， 稱此時(shí)發(fā)生了 “（指 令 ）相關(guān)”。若第K條指令的結(jié)果數(shù)地址與第 K+1條指令的源數(shù)地址一樣時(shí)，稱發(fā)生了 “（先寫后讀）相關(guān)”。14 .解析一條指令的微操作可歸并為（取指令 ）、（分析）、執(zhí)行三部分。15 .已進(jìn)入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)指令之間的相

13、關(guān)，稱為（ 全局）性相關(guān)。16 .為同時(shí)解釋兩條和多條指令，常用的控制方式是（ 重疊）和（ 流水）。17 .非線性流水的重要問題是（流水線調(diào)度）。18 .異步流動(dòng)流水線會(huì)出現(xiàn)順序流動(dòng)流水線不可能發(fā)生的“（先讀后寫）”相關(guān)和“（寫-寫）”相關(guān)。19 .要實(shí)現(xiàn)兩條指令在時(shí)間上重疊，首先需要付出（ 空間代價(jià) ），其次，要處理好指令之 間可能存在的（關(guān)聯(lián) ）。20 .在重疊機(jī)器一樣，流水機(jī)器在遇到（轉(zhuǎn)移 ）指令，尤其是（條件轉(zhuǎn)移）指令時(shí)，效率也會(huì)顯著下降。21 .超長(zhǎng)指令字（VLIW 結(jié)構(gòu)是將（ 水平微型碼）和（超標(biāo)量處理 ）兩者相結(jié)合。22 .若一次重疊方式解釋指令仍達(dá)不到（速度）要求時(shí)，可用同時(shí)解

14、釋（ 多條指令）的流水方式。23 .指令相關(guān)、（訪存操作數(shù)）相關(guān)和（通用寄存器組 ）相關(guān)等局部相關(guān)都是由于機(jī)器要 同時(shí)解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對(duì)同一主存單元或寄存器要求“先寫后讀”。三.簡(jiǎn)答題。1 .在“一次重疊”的機(jī)器中，“一次重疊”的含義是什么？并指出在這種機(jī)器中會(huì)出現(xiàn)哪些相關(guān)？ （P126-131）2 .試分析通過何種方法可以解決通用寄存器組數(shù)相關(guān)的問題？ （P130）3 .流水線的特點(diǎn)是什么？ （P132）4 .向量運(yùn)算為什么最適合流水處理？向量的處理有哪三種方式？CRAY-1采用的是什么方式？ （P149-150）5 .列舉指令重疊解釋對(duì)訪主存沖突可采用的三種解決辦法及其問題，目前多

15、數(shù)機(jī)器采用的是什么辦法？6 .在“一次重疊”解釋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)哪些指令之間的關(guān)聯(lián)？如何處理？ （P129）7 .流水線按級(jí)別分成幾類？線性流水線志非線性流水線有什么區(qū)別？動(dòng)態(tài)流水線和靜態(tài)流水線有什么區(qū)別？（P133 135 134 ）8 .流水處理的主要技術(shù)途徑是什么？在CPU中可以有哪兩類流水？在存儲(chǔ)系統(tǒng)或存儲(chǔ)體系中舉出兩個(gè)應(yīng)用流水的例子。（P140）9 .什么是流水線的速度瓶頸？消除流水線速度瓶頸的方法有哪兩種？舉例示意說明。（P136）10 .簡(jiǎn)述流水機(jī)器處理全局性相關(guān)時(shí)，加快短循環(huán)程序的處理辦法。（P146）11 .為處理流水機(jī)器的全局性相關(guān)，可以加快或提前形成條轉(zhuǎn)指令所需的條件碼，那么可從哪兩方面考慮？舉例說明。（P146）12 .流水機(jī)器的中斷處理有哪兩種辦法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（ P147）13 .簡(jiǎn)述向量