2023年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考練習(xí)題答案

第五章重疊、流水和向量解決機(jī)

歷年真題精選

1.“一次重疊”中消除“指令相關(guān)”最佳的方法是（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.流水解決機(jī)對(duì)全局性相關(guān)的解決不涉及（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)立相關(guān)專用道路

3.推后“分析心|”和設(shè)立“（相關(guān)專用通道”'是解決重疊方式相關(guān)解決的兩

種基本方法。前者是以（減少速度）為代價(jià)，使設(shè)備基本上不增長(zhǎng)。

4.流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過(guò)程（再細(xì)分）和瓶頸子過(guò)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)的概念及解決全局性相關(guān)的方法。（P144-146）

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：

[①V3一存儲(chǔ)器（訪存取A送入V3寄存器組}

1②V2—V0+V1{B+CTK}

③V4-V2*V3{K*ATD}

當(dāng)采用下列2種方式工作時(shí)各需多少拍才干得到所有結(jié)果？

（1）①和②并行執(zhí)行完后，再執(zhí)行③：（27拍）

（2）采用鏈接技術(shù)。（22拍）

（注：CRAY-1方式啟動(dòng)訪存1相，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(xiě)出沖突向量，畫(huà)沖突向量狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并擬定最佳調(diào)度方案。

（c=（101），最佳策略是每隔24t流入一個(gè)任務(wù)）

（2）按最佳調(diào)度方案輸入5個(gè)任務(wù)，畫(huà)出流水的時(shí)空?qǐng)D，求出此時(shí)的吞吐率和效率。

時(shí)鐘

t1t2t3t4

段號(hào)

S1VV

S2VV

S3J

（吞吐率：5/12At效率：69.4%）

8.有一個(gè)雙輸入端的加一乘雙功能靜態(tài)流水線，由通過(guò)時(shí)間為At、2At、2At、At的1、

2、3、4四個(gè)子過(guò)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，①調(diào)整

計(jì)算順序，畫(huà)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；②求出完畢所有運(yùn)算的時(shí)間及此期間流水線的效率和吞吐率。

（效率：3/84t效率：3/8）

同步強(qiáng)化練習(xí)

一.單項(xiàng)選擇題。

1.重疊機(jī)器局部相關(guān)的解決方法有兩類(lèi)：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)立相關(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.“取指一"與“分析K”重疊D.“分析K”與"執(zhí)行K+I”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.減少C.不變D.不定

5.“取指”、“分析”、“執(zhí)行”之間的流水屬于（B）,

A.系統(tǒng)級(jí)流水B.解決機(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(shuō)法有錯(cuò)的是（B）。

A.沒(méi)有向量數(shù)據(jù)表達(dá)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)行流水解決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(guò)程的時(shí)間B.各個(gè)子過(guò)程的時(shí)間

C.最快子過(guò)程的時(shí)間D.最慢子過(guò)程的時(shí)間

9.在流水線的相關(guān)解決中，會(huì)發(fā)生“寫(xiě)一寫(xiě)”相關(guān)和“先讀后寫(xiě)”相關(guān)的是（C）。

A.猜測(cè)法B.順序流動(dòng)0.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(xiě)相關(guān)B.指令相關(guān)C.先寫(xiě)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)指令中斷的解決方法是（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+V3

V4—V1*V5

屬于（B）。

A.沒(méi)有功能部件沖突和匕沖突，可以并行B.沒(méi)有功能部件沖突和匕沖突，可以鏈接

C.有向量匕沖突，只能串行D.沒(méi)有源匕沖突，可以互換執(zhí)行順序

13.設(shè)各個(gè)流水段通過(guò)時(shí)間為△!:,一臺(tái)K段流水線，度為m的超級(jí)流水線解決機(jī)，執(zhí)行

完N條指令的時(shí)間為（B）。

N-lN

A.（N-1）/m*AtB.（K+------）*AtC.（K+N-1）*AtD.—*At

mm

14.以下說(shuō)法不對(duì)的的是（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)解決機(jī)中，下列敘述對(duì)的的是（D）。

A.超標(biāo)量解決機(jī)運(yùn)用資源反復(fù)，規(guī)定高速時(shí)鐘機(jī)制

B.超流水線解決機(jī)運(yùn)用資源反復(fù)，規(guī)定高速時(shí)鐘機(jī)制

0.超標(biāo)量解決著重開(kāi)發(fā)時(shí)間并行性，規(guī)定高速時(shí)鐘機(jī)制

D.超流水線解決機(jī)著重開(kāi)發(fā)時(shí)間并行性，規(guī)定高速時(shí)鐘機(jī)制

16.以下（D）不屬于流水線的分類(lèi)。

A.按解決機(jī)級(jí)別的分類(lèi)B.按功能數(shù)量的分類(lèi)

C.準(zhǔn)時(shí)間特性的分類(lèi)D.準(zhǔn)時(shí)間順序的分類(lèi)

17.假設(shè)嚴(yán)禁表F={1,3,6,8},則8位的原始沖突向量為（10100101）。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.10101010B.010111110.11110111D.10111011

18.由m段組成的流水線，瓶頸段所需時(shí)間為其余段所需時(shí)間為△!:,則完畢n個(gè)任

務(wù)的加速化比為（B）。

"I

八加n加

A.----m----B.-------------------C.--------------D.--------------

1+----VAtj+（n-l）*Atj1+------*Atj1+-------*At.

〃仁Jnn

19.在采用延遲轉(zhuǎn)移支持時(shí)，在以下幾種調(diào)度方法中，效果最佳的是哪一種方法

(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)移目的處的那條指令調(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N0P空操作指令

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=T匕ax/（1+（M-1）/N）可知，當(dāng)N?M時(shí)，才干使實(shí)際吞吐

率接近于最大吞吐率，其中M表達(dá)（A）o

A.流水線子過(guò)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)解決的任務(wù)數(shù)

22.全局性相關(guān)的解決不涉及（A）o

A.采用順序流動(dòng)B.猜測(cè)法C.采用延遲轉(zhuǎn)移D.加快短循環(huán)程序的解決

23.流水線的技術(shù)指標(biāo)不涉及（A）。

A.響應(yīng)比B.吞吐率C.加速比D.效率

二.填空題。

1.流水有部件、解決機(jī)、系統(tǒng)等不同等級(jí)，多個(gè)解決機(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，一方面要找出（瓶頸），然后設(shè)法消除它。

4.CRAY-1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.衡量流水線性能的重要指標(biāo)是（吞吐率）和（效率）。

6.指令順序解釋的優(yōu)點(diǎn)是（控制簡(jiǎn)樸），缺陷是程序解釋的速度低，機(jī)器各部件的（運(yùn)

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“（-

次）重疊”，為了不減少重疊效率，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(wèn)題是讓前后多個(gè)任務(wù)既不發(fā)生爭(zhēng)用（同一流水段）,又

能使流水線有盡也許高的（吞吐率和效率）。

11.以D=A*（B+C）的向量運(yùn)算為例，適合流水解決的方式有（縱向（垂直））解決方式

和（分組縱橫）解決方式，CRAY-1向量機(jī)用的是后者。

12.超標(biāo)量解決機(jī)的度m是指在每個(gè)（）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)行后才干形成，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)地址同樣時(shí)，稱發(fā)生

了“（先寫(xiě)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）o

17.非線性流水的重要問(wèn)題是（流水線調(diào)度）o

18.異步流動(dòng)流水線會(huì)出現(xiàn)順序流動(dòng)流水線不也許發(fā)生的“（先讀后寫(xiě)）”相關(guān)和“（寫(xiě)-

寫(xiě)）”相關(guān)。

19.要實(shí)現(xiàn)兩條指令在時(shí)間上重疊，一方面需要付出（空間代價(jià)），另一方面，要解決好

指令之間也許存在的（關(guān)聯(lián)）（.

20.在重疊機(jī)器同樣，流水機(jī)器在碰到（轉(zhuǎn)移）指令，特別是（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)量解決）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）規(guī)定期，可用同時(shí)解釋（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規(guī)定“先寫(xiě)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(guò)何種方法可以解決通用寄存器組數(shù)相關(guān)的問(wèn)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解決？向量的解決有哪三種方式？CRAY-1采用的是什么方

式