計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)題與答案

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(chǔ)設(shè)備不需要編址？DA. 通用寄存器B. 主存儲(chǔ)器C. 輸入輸出設(shè)備D. 堆棧3. 按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和移位等指令應(yīng)屬于（A）級(jí)機(jī)器語言。A、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器B、操作系統(tǒng)機(jī)器C、匯編語言機(jī)器D、高級(jí)語言機(jī)器4. 早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只有定點(diǎn)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(diǎn)，下面哪一個(gè)不是它的缺點(diǎn)：BA. 數(shù)據(jù)表示范圍小B. 單個(gè)需要的計(jì)算時(shí)鐘周期多C. 編程困難D. 存儲(chǔ)單元的利用率很低7. 下面哪個(gè)頁面替換算法實(shí)際

2、上是不能夠?qū)崿F(xiàn)的？DA）隨機(jī)頁面替換算法B）先進(jìn)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(kuò)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(jì)算機(jī)特征中，機(jī)器以（C）為中心。A、存儲(chǔ)器B、輸入輸出設(shè)備C、運(yùn)算器D、控制器1、RISC計(jì)算機(jī)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(chǔ)器型2、相聯(lián)存儲(chǔ)器的訪問方式是（D）。A. 先進(jìn)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”、“分析”和“執(zhí)行”

3、三段，每一段分別只有一個(gè)部件可供使用，并且執(zhí)行時(shí)間分別為At、2At和3At,連續(xù)執(zhí)行n條指令所需要花費(fèi)的最短時(shí)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）A. 6ntB.2ntC.3ntD.nAt6、下列計(jì)算機(jī)不屬于RISC計(jì)算機(jī)的是(C)oA. SUN：UltraSPARCB. IBM：PowerPC620C. IBM：PC/XTD. DEC：ALPHA211647、哪一點(diǎn)不是RISC的特點(diǎn)？(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、哪種兼容方式對系列機(jī)來說是必須要求做到的？(B)A.向前兼

4、容B.向后兼容C.向上兼容D.向下兼容9、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的部件是(D)。A. 程序計(jì)數(shù)器B. 累加計(jì)數(shù)器C. 中斷計(jì)數(shù)器D. 程序狀態(tài)字(PSW)10、存儲(chǔ)器讀寫速率越高，每位的成本也越高，存儲(chǔ)容量也小。解決這一問題的主要方法是采用(C)。A.CacheB并行存儲(chǔ)器C.多級(jí)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)D. 緩沖技術(shù)1. 計(jì)算機(jī)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(jí)語言機(jī)器級(jí)、匯編語言機(jī)器級(jí)，傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級(jí)、微程序機(jī)器級(jí)B、高級(jí)語言機(jī)器級(jí)，應(yīng)用語言機(jī)器級(jí)、匯編語言機(jī)器級(jí)、微程序機(jī)器級(jí)C、應(yīng)用語言機(jī)器級(jí)、傳統(tǒng)語言機(jī)器級(jí)，匯編語言機(jī)器級(jí)，操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)D、應(yīng)用語言機(jī)器級(jí)，操作語

5、言機(jī)器級(jí)，微程序機(jī)器級(jí)、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級(jí)2. 機(jī)器內(nèi)浮點(diǎn)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3. RISC的含義是（C）。A、ReducedInstruetionSystemComputerB、ReproducedInstructionSetComputerC、ReducedInstructionSetComputerD、ReproducedInstructionSystemComputer4. 推出系列機(jī)的新機(jī)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

6、組成C、數(shù)據(jù)通路寬度D、存儲(chǔ)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(diǎn)是（A）A、目錄表小B、比較對法C、命中率高D、主存利用率高10.對于線性流水，在每段經(jīng)過的時(shí)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(shí)間1. 對應(yīng)用程序員不透明的是(D)。A.先行進(jìn)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(huì)A.提高解題速度B.提高硬件利用率C.提高硬件成本D.減少所需的存儲(chǔ)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(diǎn)數(shù)的表示方式D

7、.硬件能直接識(shí)別的數(shù)據(jù)類型6.在不同類中斷事件優(yōu)先級(jí)中，(D)不受中斷屏蔽的控制。A.中斷按鍵B.外部中斷C.I/O中斷D.訪管中斷7與虛擬存儲(chǔ)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8.頁是()單位，由(A.邏輯，系統(tǒng)，定長C.物理，用戶，不定長D.輔存的容量)劃分，它的長度()。DD.物理，系統(tǒng)，定長B. 邏輯，用戶，不定長1. 某個(gè)時(shí)期投入市場的機(jī)器上編制的軟件，不用修改就可運(yùn)行在比它之后投入市場的機(jī)器上，這被稱為(D)。A向上兼容B向下兼容C向前兼容D向后兼容2信息按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的主要優(yōu)點(diǎn)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

8、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(biāo)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(shí)間重疊C.資源重復(fù)D.資源共享3系列機(jī)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(jī)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

9、碼按照Flynn的分類，PII的MMX指令采用的是（31）模型，而當(dāng)前的高性能服務(wù)器與超級(jí)計(jì)算機(jī)則大多屬于（32）類。（31）、（32）ASISDBSIMDCMISDDMIMD例題1分析按照Flynn的分類，計(jì)算機(jī)可分為SISD、SIMD、MISD和MIMD共4類。PII中開始采用MMX技術(shù)，引進(jìn)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PII仍屬于SISD類。當(dāng)前的高性能服務(wù)器與超級(jí)計(jì)算機(jī)大多具有多個(gè)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(jìn)行仿真工作的機(jī)器稱為宿主機(jī)，而被仿真的機(jī)器稱為目標(biāo)機(jī)。3、Cache存儲(chǔ)器寫保

10、護(hù)時(shí)，只寫入Cache,僅當(dāng)需塊替換時(shí)，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(shí)處理的，而頁失效是立即處理的1提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的主要技術(shù)途徑有時(shí)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(shí)，也寫入主存，稱這種更新主存塊內(nèi)容的方法為寫直達(dá)法。2計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯的實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)組成物理實(shí)現(xiàn)。3“主存-輔存”層次的目的是為了彌補(bǔ)主存容量的不足；“Cache-主存”層次的目的是為了彌補(bǔ)主存速度的不足。4從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展來看，早期的計(jì)算機(jī)是以運(yùn)算器為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而近代的是以存儲(chǔ)器為中心的系統(tǒng)

11、結(jié)構(gòu)。6計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dá)爾定律和局部性原理。7Amdahl定律表明系統(tǒng)的加速比依賴于部件可改進(jìn)比例和加速比兩個(gè)因素。9一條DLX指令最多需要5個(gè)時(shí)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(jì)算周期、存儲(chǔ)器周期和寫回周期。10吞吐率是流水線在單位時(shí)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(dòng)達(dá)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(shí)間內(nèi)各段之間的連接方式來分，流水線可分為動(dòng)態(tài)流水線靜態(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(shí)性和并發(fā)性二重含義。.學(xué)習(xí)幫手.5. 解決

12、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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的3T性能目標(biāo)是1TFLOPS計(jì)算能1TBYTE/S的力，1TBYTE主存客量和I/O帶寬。4.浮點(diǎn)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)的可大小。表示精度5. 在滿足系統(tǒng)性能和總線流量的前提下，可以采用總線的功能組合、并/串-串/并轉(zhuǎn)換碼信息編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(jī)構(gòu)有和頁表兩部分。9在m段組成的流水線中，設(shè)各段經(jīng)過的時(shí)間不同，則在連續(xù)完成n個(gè)任務(wù)時(shí)流水線的效率為10.全局相關(guān)指已進(jìn)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(shí)間是指從發(fā)出中斷請求到進(jìn)入中斷處理程序這

13、段時(shí)間3對于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)概念來說，計(jì)算機(jī)組成著眼于機(jī)器級(jí)內(nèi)各事件排序方式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)著眼于對傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)界面的確定，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)著眼于微程序設(shè)計(jì)。5中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配實(shí)際上就是在件和軟件之間的功能分配。6數(shù)據(jù)寬度是指在量。中斷響應(yīng)硬中斷處理程序期間所傳送的數(shù)據(jù)總8程序的局部性包括和空間時(shí)間上的局部性上的局部性7評(píng)價(jià)存貯器性能的基本要求是大容量、高速度和低價(jià)格。9. 在“一次重疊”解釋時(shí)，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(shí)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(dòng)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(jī)

14、的根本特征。(V)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(gè)數(shù)據(jù)的特征。(X)6為了動(dòng)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(jí)請求源和中斷響應(yīng)排隊(duì)器的入口端之間加設(shè)中斷屏蔽字寄存器和相應(yīng)的控制門電路。(V)7頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時(shí)檢測，以便在此時(shí)看是否調(diào)頁。(X)8. Cache存貯器等效訪問速度達(dá)不到接近于第一級(jí)Cache的，可以增加Cache容量來解決。(V)9. 對于通用寄存器變址相關(guān)的情況，有可能會(huì)出現(xiàn)“一次相關(guān)”，而不會(huì)出現(xiàn)“二次相關(guān)”。(X)1. (V)器件的發(fā)展是推動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向前發(fā)展的最直接的動(dòng)力。3. (X)由于RISC簡化了指令系統(tǒng)，因

15、此，RISC上的目標(biāo)程序比CISC上的目標(biāo)程序要短一些，程序運(yùn)行的時(shí)間就會(huì)少一些。5. (V)專用總線的總線數(shù)多，系統(tǒng)流量大，I/O系統(tǒng)不適宜用專用總線。8.(V)存儲(chǔ)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(jì)應(yīng)是透明的。10. (X)從軟硬功能分配看，靜態(tài)流水線把功能負(fù)擔(dān)較多地加到硬件上，而動(dòng)態(tài)流水線則較多地加到軟件上，以提高流水的效能。3. (X)在集中式定時(shí)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(zhǔn)許線。4. (X)頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時(shí)檢測，以便在此時(shí)看是否調(diào)頁。3、若Cache未命中，應(yīng)將程序掛起，同時(shí)調(diào)塊。(X)5. 只要將子過程進(jìn)一步細(xì)分，

16、就可以使流水吞吐率進(jìn)一步提高。(X)1. 系統(tǒng)是否設(shè)浮點(diǎn)運(yùn)算指令，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。(錯(cuò))2. 基址尋址支持程序的動(dòng)態(tài)再定位，變址尋址支持程序的循環(huán)。(對)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)尋徑：在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有一個(gè)包緩沖區(qū)。包從源結(jié)點(diǎn)經(jīng)過一系列中間結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)包到達(dá)一個(gè)中間結(jié)點(diǎn)時(shí)，它首先被存入緩沖區(qū)，當(dāng)所要求的輸出通道和接收結(jié)點(diǎn)的包緩沖區(qū)可使用時(shí)，然后再將它傳送給下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。1.系列機(jī)所謂系列機(jī)是指在一個(gè)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(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。系列機(jī)方法能夠在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)軟件移植。5. MIPSMIPS=6.

17、 MFLOPSMFLOPS=7命中率存儲(chǔ)器替換策略命中率是為存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中任意兩個(gè)相鄰層次而定義的一個(gè)概念，當(dāng)在Mi中找到一個(gè)信息項(xiàng)時(shí)，稱之為命中，反之稱之為缺失。在Mi層的命中率就是信息項(xiàng)可在Mi中找到的概率。11存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)尋徑在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有一個(gè)包緩沖區(qū)。包從源結(jié)點(diǎn)經(jīng)過一系列中間結(jié)點(diǎn)到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)包到達(dá)一個(gè)中間結(jié)點(diǎn)時(shí)，它首先被存入緩沖區(qū)，當(dāng)所要求的輸出通道和接收結(jié)點(diǎn)的包緩沖區(qū)可使用時(shí)，然后再將它傳送給下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。13靜態(tài)流水線在同一時(shí)間內(nèi)，多功能流水線中的各個(gè)功能段只能按照一種固定的方式連接，實(shí)現(xiàn)一種固定的功能。只有當(dāng)按照這種連接方式工作的所有任務(wù)都流

18、出流水線之后，多功能流水線才能重新連接，以實(shí)現(xiàn)其他功能。14存儲(chǔ)器帶寬存儲(chǔ)器帶寬為存儲(chǔ)器在連續(xù)訪問時(shí)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)。15Amdahl定律：系統(tǒng)中對某一部件或某種執(zhí)行方式取采了改進(jìn)后，整個(gè)系統(tǒng)性能的提高與兩種因素有關(guān)（1）改進(jìn)部分的使用頻率或占總執(zhí)行時(shí)間的比例有關(guān)；（2）與改進(jìn)部分在采用改進(jìn)措施后比較有改進(jìn)措施前性能提高的倍數(shù)有關(guān)。：加速比：改進(jìn)部分的使用頻率或占總執(zhí)行時(shí)間的比例：改進(jìn)部分在改進(jìn)前的性能與改進(jìn)后的性能之比，（也就是改進(jìn)部分性能提高的倍數(shù)）1.結(jié)構(gòu)相關(guān)當(dāng)指令在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，流水線有可能改變指令讀/寫操作的順序（2分），使得讀/寫操作順

19、序不同于它們非流水實(shí)現(xiàn)時(shí)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(shí)所訪問的地址不是隨機(jī)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(shí)鐘數(shù)（CyclesperInstruetion）（4分）。4. 并行性：包含同時(shí)性和并發(fā)性.是指在同一時(shí)刻或同一時(shí)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中唯個(gè)特定塊的位置，即第i塊映象到Cache中物理地址應(yīng)為imod2ncb塊的位置上。6. 模擬:用一種機(jī)器語言解釋另一種機(jī)器語言的方式.仿真:用微機(jī)解釋機(jī)器語言的方式。（4分）17、Flynn分類法：

20、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種分類方法.按照同時(shí)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(chǔ)系統(tǒng)：物理地址cache存儲(chǔ)系統(tǒng)是指cache、主存、磁盤這三個(gè)存儲(chǔ)器分別構(gòu)成cache-主存和主存-磁盤兩個(gè)存儲(chǔ)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出端口發(fā)送消息，否則消息通信將不會(huì)阻塞。請描述存儲(chǔ)器訪問的時(shí)間局部性和空間局部性，并講述其原因。時(shí)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

21、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(diǎn)流水過程由多個(gè)相聯(lián)系的子過程組成，每個(gè)過程稱為流水線的級(jí)或段。流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時(shí)序過程。13、簡述SIMD計(jì)算機(jī)的分布式存儲(chǔ)器與共享存儲(chǔ)器的異同。SIMD計(jì)算機(jī)的分布式存儲(chǔ)器與共享存儲(chǔ)器的相同點(diǎn)都存在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。不同點(diǎn)式在共享內(nèi)存方案中，共享的多體并行存儲(chǔ)器通過對準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)與各處理單元相連。在分布內(nèi)存方案中，每個(gè)處理單元有自己的本地存儲(chǔ)器，處理單元有自己的本地存儲(chǔ)器，處理單元之間的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)

22、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)?？梢圆扇§o態(tài)分支預(yù)測技術(shù)、動(dòng)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(biāo)量處理機(jī)的特點(diǎn)超標(biāo)量處理機(jī)一般具有多于一條的流水線，一臺(tái)m度的超標(biāo)量處理機(jī)可同時(shí)發(fā)射m條指令，指令的發(fā)射等待時(shí)間為1個(gè)時(shí)鐘，指

23、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(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，確定數(shù)據(jù)表示的原則主要有哪幾個(gè)？數(shù)據(jù)類型有多種多樣，如文件、圖、表、樹、陣列、隊(duì)列、鏈表、棧、向量、串實(shí)數(shù)、整數(shù)、布爾數(shù)、字符等。數(shù)據(jù)表示研究的是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)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)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(shí)現(xiàn)的原則主要有三個(gè)，一是縮短程序的運(yùn)行時(shí)間，二是減少CPU與主存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)軟件移植的

24、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(jī)方法，只能在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)軟件移植，一般是一個(gè)廠家生產(chǎn)的機(jī)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(jī)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(yùn)算速度，而對于使用頻率低且難于用仿真實(shí)現(xiàn)的指令則用模擬方法來實(shí)現(xiàn)。（3）采用統(tǒng)一的高級(jí)語言方法，可以解決結(jié)構(gòu)相同或完全不同的各種機(jī)器上的軟件移植，但是，要統(tǒng)一高級(jí)語言，語言的標(biāo)準(zhǔn)化很重要，但難以在短期內(nèi)解決。1設(shè)計(jì)RISC機(jī)器可采用的基本技術(shù)有哪些？設(shè)計(jì)RISC機(jī)器的基本技術(shù)：按設(shè)計(jì)RISC機(jī)器的一般原則來精選和優(yōu)化設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)；邏輯上

25、采用硬聯(lián)組合電路為主，適當(dāng)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(jì)高質(zhì)量的編譯程序。19簡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中軟硬件取舍3原則。1) 在現(xiàn)有器件的條件下，系統(tǒng)要有較高的性能價(jià)格比；2) 不要不合理地限制各種組成、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的采用；3) 硬件的設(shè)計(jì)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(jì)原則。(1) 選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)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(gè)機(jī)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(chǔ)器，其它指令操作均在

26、寄存器之間進(jìn)行(5) 以簡單有效的方式支持高級(jí)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?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)。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(shí)空圖，.專業(yè)整理.并計(jì)算該流水線的加速比。（其中）參考答案：順序執(zhí)行的時(shí)間為T0=6X100=600ns采用流水方式執(zhí)行的時(shí)間為T1=3X99+6=303加速

27、比S=T0/Tl=600/303=1.9812、13、雙輸入端的加、乘雙功能靜態(tài)流水線有1、2、3、4四個(gè)子部件，延時(shí)分別為At,At,2At,At，“加”由124組成，“乘”由134組成，輸出可直接返回輸入或鎖存?，F(xiàn)執(zhí)行（1）畫出流水時(shí)空圖，標(biāo)出流水線入端數(shù)據(jù)變化情況。（2）求運(yùn)算全部完成所需的時(shí)間和流水線效率。（3）找出瓶頸子過程并將其細(xì)分，重新畫出時(shí)空圖并計(jì)算流水時(shí)間和效率。部件結(jié)果輸入a1a2a3a4a1+b1a2+b2a3+b3a4+b4b1b2b3b4c1c2c3c4At1)(2)由上圖可知，全部運(yùn)算完的時(shí)間是23At。3)43-23-12a1a2a3a4a1+b1a2+b2b1b2b3b4c1c2輸入a3+b3a4+b4c3c4結(jié)果At部件由上圖可知，流水時(shí)間為20At。2.在下列不同類型的處理機(jī)上做向