計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)期末考試試題及答案

-.z.1.從2002年以來(lái)，計(jì)算機(jī)性能的年增長(zhǎng)率下降到了約30％。其主要原因是：①大功耗問(wèn)題；②可以進(jìn)一步有效地開(kāi)發(fā)的指令級(jí)并行性已經(jīng)很少；③存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度的提高緩慢。2.可移植性是指一個(gè)軟件可以不經(jīng)修改或者只需少量修改就可以由一臺(tái)計(jì)算機(jī)移植到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。2.通用存放器型指令集構(gòu)造計(jì)算機(jī)在靈活性和提高性能方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。主要表達(dá)在①存放器的訪問(wèn)3.MIPS的數(shù)據(jù)尋址方式只有立即數(shù)尋址和偏移量尋址。4.向量處理機(jī)的構(gòu)造由所采用的向量處理方式?jīng)Q定。有兩種典型的構(gòu)造；存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器型構(gòu)造和存放器-5.Cache-主存層次的工作由硬件實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)程序員是透明的。6.降低Cache不命中率最直接的方法是增加Cache的容量。不過(guò)，這種方法不但會(huì)增加本錢(qián)，而且還可能增加命中時(shí)間，這種方法在片外Cache中用得比較多。在磁盤(pán)陣列中的存放方式。8.時(shí)延和帶寬是用來(lái)評(píng)估互連網(wǎng)絡(luò)性能的兩個(gè)根本指標(biāo)。時(shí)延包括通信時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。9.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為SISD、SIMD、MISD和MIMD四類(lèi)，許多早期并行處理機(jī)是SIMD計(jì)算機(jī)，近年來(lái)，MIMD已經(jīng)成為通用多處理機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造的選擇。這是因?yàn)镸IMD具有靈活性，并且MIMD能充分利用現(xiàn)有微處理器的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。斷題1.從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的角度，系統(tǒng)構(gòu)造把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成多級(jí)層次構(gòu)造，其中，第2級(jí)是操作系統(tǒng)虛2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中提高并行性的3種途徑中，資源重復(fù)是在并行性概念中引入時(shí)間因素，加快硬件周轉(zhuǎn)而贏3.指令集構(gòu)造中采用多種尋址方式可能會(huì)增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和使用這些尋址方式的指令的CPI。〔對(duì)〕5.根據(jù)流水線中各功能段之間是否有反響回路，可把流水線分為線性流水線和非線性流水線?！矊?duì)〕和平均訪存時(shí)間都可評(píng)價(jià)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，它們都和機(jī)器的硬件速度有關(guān)。(錯(cuò))8.RAID的特點(diǎn)有容量大，速度快、可靠性高，同時(shí)保存數(shù)據(jù)無(wú)冗余信息。(對(duì))9.在多處理機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)中，穿插開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)屬于動(dòng)態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)。〔對(duì)〕10.機(jī)群是一種價(jià)格低廉、易于構(gòu)建、可擴(kuò)縮性極強(qiáng)的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。〔對(duì)〕名詞解釋1.RISC精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)是一種執(zhí)行較少類(lèi)型計(jì)算機(jī)指令的微處理器2.請(qǐng)求字優(yōu)先調(diào)塊時(shí)，首先向存儲(chǔ)器請(qǐng)求CPU所要的請(qǐng)求字。請(qǐng)求字一旦到達(dá)，就立即送往CPU，讓CPU繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)從存儲(chǔ)器調(diào)入該塊的其余局部。3.單一系統(tǒng)映像統(tǒng)來(lái)用戶可以從任一個(gè)結(jié)點(diǎn)上獲得機(jī)群效勞，也就是說(shuō)，對(duì)于所有結(jié)點(diǎn)和所有用戶，除了那些具有特定訪問(wèn)權(quán)限的效勞與功能外，所有機(jī)群效勞與功能都是對(duì)稱(chēng)的?！?〕位置透明。用戶不必了解真正提供效勞的物理設(shè)備-.z.44.陣列處理機(jī)陣列處理機(jī)也稱(chēng)并行處理機(jī)(ParallelProcessor)通過(guò)重復(fù)設(shè)置大量一樣的處理單元PE，將它們按一定方式互連成陣列,在單一控制部件CU控制下，對(duì)各自所分配的不同數(shù)據(jù)并行執(zhí)行同一組指令規(guī)定的操作，操作級(jí)并行的SIMD計(jì)算機(jī)，它適用于矩陣運(yùn)算。5.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算一種提前計(jì)算的策略只在當(dāng)*一個(gè)函數(shù)需要用到*一個(gè)自變量時(shí)才驅(qū)動(dòng)對(duì)該自變量的求值操作。按需求值，是一種滯后計(jì)算的策略。數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)中驅(qū)動(dòng)方式的一種.1.MIPS指令實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)通路中，操作分成了哪5個(gè)時(shí)鐘周期.對(duì)MIPS的存放器一存放器ALU指令和store指令請(qǐng)各寫(xiě)出一條具體指令，并列出它們?cè)谠诟鱾€(gè)時(shí)鐘周期的具體操作。/讀存放器③執(zhí)行/有效地址計(jì)算④存儲(chǔ)器訪問(wèn)/分支完成⑤寫(xiě)回2.簡(jiǎn)述降低Cache失效率的方祛和原理。1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有三個(gè)部件可以改進(jìn)，這三個(gè)部件的部件加速比為： (1)如果部件1和部件2的可改進(jìn)比例均為30%，則當(dāng)部件3的可改進(jìn)比例為多少時(shí)，系統(tǒng)加速比才可以到達(dá)10. (2)如果三個(gè)部件的可改進(jìn)比例分別為30%、30%和20%，三個(gè)部件同時(shí)改進(jìn)，則系統(tǒng)中不可加速局部的執(zhí)行時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中占的比例是多少.得F3＝0.36，即部件3的可改進(jìn)比例為36%。進(jìn)局部的執(zhí)行時(shí)間為0.2T。部件改進(jìn)后的加速比分別為S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3個(gè)部件改進(jìn)后的執(zhí)行時(shí)間為：則系統(tǒng)中不可改進(jìn)局部的執(zhí)行時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中占的比例是：2.有一個(gè)5段流水線，各段執(zhí)行時(shí)間均為△t.其預(yù)約表如下(1)畫(huà)出流水線任務(wù)調(diào)度的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。(2)分別求出允許不等時(shí)間間隔調(diào)度和等時(shí)間間隔調(diào)度的兩種最優(yōu)調(diào)度策略，以及這兩種調(diào)度策略的流水線最(3)假設(shè)連續(xù)輸入10個(gè)任務(wù)，求這兩種調(diào)度策略的流水線實(shí)際吞吐率和加速比。C0=〔100101〕繼沖突向量的遞推規(guī)則Cj=SHR〔k〕〔Ci〕∨C0則可得出所有的后繼狀態(tài)，具體有：5C0425C042555CC215CC2152424C01111C4.z.-由后繼狀態(tài)和引起狀態(tài)轉(zhuǎn)移的時(shí)間間隔可得到狀態(tài)有向圖如上圖所示。 (2)由狀態(tài)轉(zhuǎn)移有向圖可得到無(wú)沖突的任務(wù)調(diào)度策略及其平均延遲時(shí)間，如下表所示。調(diào)度策略調(diào)度策略〔2+5〕△t/2=3.5△t調(diào)度策略，除第一條有向弧外，第二條有向弧是一ttt