計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)題及答案

第一題題1．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？D通用寄存器主存儲器輸入輸出設(shè)備堆棧3．按照計機(jī)統(tǒng)次構(gòu)，算術(shù)算邏運和位等指令屬A）級機(jī)器語。A、傳統(tǒng)器語言機(jī)器B、統(tǒng)機(jī)器C、匯編言機(jī)器

D語言機(jī)器4．計機(jī)系只有定點數(shù)據(jù)達(dá)，此件結(jié)構(gòu)可以很樸。是這樣的系統(tǒng)明顯的缺陷，面哪一個不是的缺陷：B．?dāng)?shù)據(jù)達(dá)范圍?。畣蝹€要的計算時鐘期多．編程難．存儲元的運用率很低7．下面?zhèn)€頁面替換算事實上是不可實現(xiàn)的？DA）隨機(jī)面替換算法先進(jìn)先出替換算法最久沒有使用算法最優(yōu)替換算法9．指令優(yōu)化編碼方法，就編碼的效率來講，那種方法最佳CA.固定長度編碼擴(kuò)展編碼法huffman編碼法以上編碼都不是10．在初期馮·諾依曼計算機(jī)特性中，機(jī)器以）為中心。A、存儲器入輸出設(shè)備C、運算器

B、輸D、控制器1.RISC計算機(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-存儲器型2、相聯(lián)存儲器的訪問方式是(D)。．先進(jìn)先出順序訪問．按地址訪問．無地址訪問．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”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、2Δt和3Δt，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)足夠大）A．6nΔtB．2nΔtC．3nΔtD．nΔt6下列計算機(jī)不屬于RISC計算機(jī)的（C．SUN：UltraSPARC．IBM：PowerPC620．IBM：PC/XT．DEC：ALPHA211647、哪一點不是RISC的特點？（D）減少指令的平均執(zhí)行周期數(shù)重視編譯優(yōu)化技術(shù)減少指令和尋址方式的種類增長指令的功能8、哪種兼容方式對系列機(jī)來說是必須規(guī)定做到的？（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(jī)系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運營狀態(tài)的部件是D)。．程序計數(shù)器．累加計數(shù)器．中斷計數(shù)器．程序狀態(tài)字(PSW)10、儲讀速越，位成本越，儲量小。決一題的重要法采()。．Cache．并存器．多存體結(jié)構(gòu)D．緩沖技術(shù)1．計算機(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）。高級語言機(jī)器級、匯編語言機(jī)器級，傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級、微程序機(jī)器級高級語言機(jī)器級，應(yīng)用語言機(jī)器級、匯編語言機(jī)器級、微程序機(jī)器級應(yīng)用語言機(jī)器級、傳統(tǒng)語言機(jī)器級，匯編語言機(jī)器級，操作系統(tǒng)機(jī)器級應(yīng)用語言機(jī)器級，操作語言機(jī)器級，微程序機(jī)器級、傳統(tǒng)機(jī)器語言機(jī)器級2．機(jī)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)重要影響A）。A、能表達(dá)數(shù)的精度B、能表達(dá)數(shù)的范圍C、能表達(dá)數(shù)的范圍和精度D、能表達(dá)數(shù)在數(shù)軸上分布的離散程序3．RISC的含義是（C）。ReducedInstructionSystemComputerReproducedInstructionSetComputerReducedInstructionSetComputerReproducedInstructionSystemComputer4．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Ｂ、比較對法Ｃ、命中率高Ｄ、主存運用率高10．線性流水，在每段通過的時間相等的情況下，流水線的效率與（）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.相應(yīng)用程序員不透明的是(D)。A．先行進(jìn)位鏈法器C．指令緩沖器件碼寄存器2.以下說法中，不對的)。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．提高硬件運用率C．提高硬件成本D．減少所需的存儲器用量4.數(shù)據(jù)表達(dá)的含義是（D）。A．表達(dá)數(shù)據(jù)所采用的數(shù)制和碼制B．?dāng)?shù)據(jù)類型C．浮點數(shù)的表達(dá)方式D．硬件能直接辨認(rèn)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C．I/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）。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(jī)器上編制的軟件用修改就可運營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)邊界存儲的優(yōu)點是（A）。A．訪存速度快約主存單元C．指令字的規(guī)整化化4.按地址映的沖概從到的序C）。A.全相聯(lián)映像直映、相映像、全相聯(lián)像C.直接映像、相映、相映像像、直接像5.衡量流水線重性指是(D。A.流水線容量水線長短C.流水線規(guī)模水線吞吐和效率2．并行解發(fā)展通過(D)徑形成了分布解決系統(tǒng)。A．提高主頻疊反復(fù)享3.系列機(jī)軟件必須保證（，一般應(yīng)做到軟件的向上兼容。A、向上兼容容容容1．對機(jī)器言程序員透明的是（）。A．中斷字存地址寄存器用寄存器碼按照的分類，PⅡ的指令采用的是（31模型，而前的高性能服務(wù)器與超級算機(jī)則大多屬于（32）類。（31）、（32）A．B．SIMDC．MISDD．MIMD例題析按照的分類，計算機(jī)可為、SIMD、MISD和共。PⅡ中開采用技術(shù)，引進(jìn)了一些新通用指令，雖然使用了單指令，整上PⅡ?qū)儆陬悺．?dāng)前的高能服務(wù)器與超級計算機(jī)大多解決器多務(wù)解決并行解決，上于。例題31）A（32）D第二題題1行仿真工作的機(jī)器稱為宿主機(jī)仿真的機(jī)器稱_____目的機(jī)________。Cache存儲器寫保護(hù)時，只寫入，僅當(dāng)需塊替換時，才將其寫回主存，稱這種修改方法為______寫回法_________法。一般中斷是在_____每條指令的尾部______解決的頁失效是立即解決的。1．提高計算機(jī)系統(tǒng)并行性的重要技術(shù)途徑有時間重疊、

資源反復(fù)和資源共享。4．在存貯器中，CPU每次寫的同時，也寫入主存，稱這種更新主存塊內(nèi)容的方法為達(dá)。2．計算機(jī)組成是計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯

實現(xiàn)。計算機(jī)實現(xiàn)是計算機(jī)組成的

物理

實現(xiàn)。3主存-輔存”層次的目的是為了填補(bǔ)主存性；“Cache-主存”層次的目的是為了填補(bǔ)主存速

的局限度

的局限性。4．從計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展來看，初期的計算機(jī)是以器為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而近代的是以

運算存儲器

為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。6計算機(jī)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率原則阿摩達(dá)爾定律和理。7．Amdahl定律表白系統(tǒng)的速

部改和速。9．一條指令最需要期，分是期、期/有效計算期、器和寫回期。10率是在結(jié)的量。

時間內(nèi)11．在達(dá)成定的率率。

最大12．按照同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來分，流水線可分為水線和

靜態(tài)流水線。13.流水線中的相關(guān)有相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)。1.并行性涉及同時性和

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

和相關(guān)專用通路。2.計算機(jī)系統(tǒng)的性能目的是1TFLOPS計算能力，主存客量和1TBYTE的I/O帶寬。4.浮點數(shù)階碼位數(shù)影響數(shù)的可表達(dá)范圍

大小，尾數(shù)的位數(shù)影響數(shù)的可表達(dá)精度

大小。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)有和表兩部分。

信息編段

表9.在m段組成的流水線中設(shè)各段通過的時間不同則在連續(xù)完畢任務(wù)時流水線的效率為。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)時間是指_______從發(fā)出中斷請求到進(jìn)入中斷解決程序這段時間_______。3對于計算機(jī)系結(jié)構(gòu)計算機(jī)組成和計算機(jī)個來_____算機(jī)組成____于機(jī)器內(nèi)各序方式_____算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)_______于對統(tǒng)機(jī)器的擬，______計算機(jī)于序設(shè)計。．中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分派事實上就是在件和軟件之間的功能分派。據(jù)寬度是指在量。7．評價存貯器性能的基本規(guī)定是大容量、度和低價格。

中斷響應(yīng)硬中斷解決程序期間所傳送的數(shù)據(jù)總高速8．程序的局部性涉及和空間

時間上的局部性上的局部性9．在“一次重疊”解釋時，第指令需要等第條指令執(zhí)行后才干形成，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)先順序，但是可以動態(tài)改變中斷解決程序順序。一、題1．可以說向后兼容是系列機(jī)的主線特性。（√）3．在數(shù)據(jù)描述符中，描述符與數(shù)據(jù)分開存放，重要用于描述單個數(shù)據(jù)的特性。（×）．為了動態(tài)調(diào)節(jié)中斷解決程序?qū)嶋H執(zhí)行完的順序，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設(shè)中斷屏蔽字寄存器和相應(yīng)的控制門電路。（√）．頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢，以在此時是調(diào)頁。（×）．Cache存貯器等效速度不到于第一級的，可以Cache容量解決。√）．于寄存器相關(guān)，“一次相”，“次關(guān)”。（×）1．(√的發(fā)是動機(jī)系向發(fā)動。3．(×)由RISC簡了指令系，因此，上目的程序比上目的程序要短一些，程序運營的間就會少一些。5.(√)專用總的總線數(shù)多，統(tǒng)流量大，I/O系不宜用專用總線。8．√)存儲采用單體單字，還是多交叉并行存取，對系統(tǒng)結(jié)設(shè)計應(yīng)是透的。10.(×)從軟功能分派看，靜態(tài)流水把功能承擔(dān)較多地加到硬上，而動態(tài)水線則較多地到軟件上，以提高流水的能。3．×)在集式期查詢方式中共享總線的部件都有各自一對"總線請求"和"總線準(zhǔn)"線。4．×)頁面效請求可以在每條指令行到末尾時檢測，以便在時看是否調(diào)。3、若未命中應(yīng)程序掛起，同時調(diào)塊。（）5、要將子過程進(jìn)一細(xì)分，就可以使流水吞吐率一步提高。（×）．統(tǒng)是否設(shè)浮點算指令，對計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)是透明的。（）．址尋動再定，尋址支持序的（）存尋在儲中是流的基，每點有一從結(jié)點一中間點到目結(jié)。一一中間結(jié)時一面存，的點的可使用，再將一結(jié)點。1．機(jī)機(jī)指在一的有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有同和的系同的機(jī)器系機(jī)方可在同統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各機(jī)器間件。5．MIPSMIPS==6．MFLOPS=7Mi11

13

他14帶寬帶寬續(xù)訪問數(shù)據(jù)吞吐速寬常秒鐘數(shù)或字節(jié)數(shù)15Amdahl律：統(tǒng)對某部件或某執(zhí)行取采了改善統(tǒng)性提高與因素關(guān)（1）善分頻或占執(zhí)比例關(guān)（）改善部分采改善措施比改措施前性提倍關(guān)：速比：善部分頻或占總執(zhí)行比例改善部分改前性與善性（善部分性提高倍）1.關(guān)—指疊執(zhí)也許變指令讀/寫操順序2分）得讀寫操順不于們非順序（2分）導(dǎo)數(shù)據(jù)關(guān)2.程局性理——程序執(zhí)訪問地不隨對聚（3分）；簇涉及指令數(shù)部（分）CPI——指令時鐘數(shù)（perInstruction）（4分）。并行性含同時性和并發(fā)性.是指在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完畢兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。組相聯(lián)映象：主存中的每一塊只能映象到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mod2ncb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：計算機(jī)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：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指令流多數(shù)據(jù)流。18、物理地址cache存儲系統(tǒng)：物理地址存儲系統(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，并講述其因素。時間上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很也許是現(xiàn)在正在使用的信息，這重要是由程序的和的?？臻g上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很也許與現(xiàn)在正在使用的信息在空間上是相或相近的重要是由指令通是序執(zhí)行的和數(shù)據(jù)是存的。15、述流的特流程由多個相聯(lián)系的程組成，每個程為流的"或""。流的時序程。13、述計算機(jī)的分式存儲器與存儲器的。SIMD計算機(jī)的分式存儲器與存儲器的相同存在聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。不同式在內(nèi)存方中的多并行存儲器通網(wǎng)絡(luò)與解單相在分內(nèi)存方中每個解單的地存儲器解單的地存儲器，解決單元之間的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)絡(luò)完畢。15、程序中有哪兩類相關(guān)，分別可以采用什么方法來解決？(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假如用到的指令操作數(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)行完畢并把結(jié)果寫到主存或通用寄存器中之后，本條指令才干開始執(zhí)行?？梢圆捎迷O(shè)立專用數(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)可以采用靜態(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(biāo)量解決機(jī)的特點超標(biāo)量解決機(jī)一般具有多于一條的流水線臺m度的超標(biāo)量解決機(jī)可同時發(fā)射m條指令，指令的發(fā)射等待時間為個時鐘，指令的并行度為。12、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)表達(dá)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(jī)系統(tǒng)時，擬定數(shù)據(jù)表達(dá)的原則重要有哪幾個？型多，文、、、列、、、、數(shù)數(shù)、等。據(jù)表的是計機(jī)件可以，可以指系統(tǒng)用的數(shù)類型。結(jié)構(gòu)的向系統(tǒng)件，面向要解的種據(jù)類型數(shù)型的結(jié)結(jié)構(gòu)之間的系，并相的算法。擬定哪數(shù)據(jù)類用數(shù)表達(dá)來的原則重要一程序的時間是CPU主存器之的通量是種數(shù)據(jù)表的通用和用。件重要徑有哪？存在什么？用于什么采用系機(jī)方法在具相同統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)器間件移，一般是個的機(jī)器采用擬的法在同統(tǒng)結(jié)的機(jī)器間相件，于用的令用方以提算度于用于用的指則用擬方來。采用統(tǒng)的方法可決結(jié)構(gòu)同或完同機(jī)器的軟件移植但是統(tǒng)一級語語的標(biāo)化很重要難以短期內(nèi)解決。1．設(shè)計器可采的基本技術(shù)有哪些？設(shè)計機(jī)器的基本技術(shù)設(shè)計器的一原則來精選和優(yōu)化計指令系統(tǒng)邏輯上采用硬聯(lián)合電路為主適當(dāng)輔以微程控制在設(shè)立大量寄存器采用重疊寄器組的窗口指令采用重疊流水的方式解釋采用延遲轉(zhuǎn)移；化設(shè)計質(zhì)量的編譯程序。19．簡計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中軟件取舍原則。在現(xiàn)有件的條下，系統(tǒng)要有較高性能價比；不要不理地限各種組成、實現(xiàn)技的采用；硬件的計要考如何為軟件提供更的支持。2.簡述構(gòu)的設(shè)原則。存器

選取使頻率最的指令，并補(bǔ)充一最有用指令；每條指的功能盡也許簡樸，并在個機(jī)器期內(nèi)完畢；所有指長度均同；只有和指令存器，指令操均寄以簡樸的方支持高級語言。3.解決水結(jié)構(gòu)相方有些？

流水化能流4.組相聯(lián)相同量的率可結(jié)：用組相聯(lián)Cache一能來性能上的提？為？不一組聯(lián)中率的提是以長中為價的組相聯(lián)要長路。11、一流水如下所，條指流的，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＝6×100＝600ns采用流水方式執(zhí)行的時間為＝3×99+6=303加速比＝T0/T1＝600/303=1.98雙輸入端的加、乘雙功能靜態(tài)流水線有、2、3、4四個子部件，延時分別為Δt,2Δt,，“加”由1→2→4成，“乘”由1→3→4組成輸出可直接返回輸入或鎖存?，F(xiàn)執(zhí)行

畫出流水時空圖，標(biāo)出流水線入端數(shù)據(jù)變化情況。求運算所有完畢所需的時間和流水線效率。（3）將細(xì)分重畫出時空圖計流時和效率。部件①②③④⑤⑥

結(jié)果輸入a1a2a3a4a1+b1a2+b2a3+