2023年計算機系統(tǒng)結構自考練習題答案

第五章重疊、流水和向量解決機

歷年真題精選

1.“一次重疊”中消除“指令相關”最佳的方法是（A）。

A.不準修改指令B.設相關專用通路

C.推后分析下條指令D,推后執(zhí)行下條指令

2.流水解決機對全局性相關的解決不涉及（D）。

A.猜測法B.提前形成條件碼C.加快短循環(huán)程序的執(zhí)行D.設立相關專用道路

3.推后“分析心|”和設立“（相關專用通道”'是解決重疊方式相關解決的兩

種基本方法。前者是以（減少速度）為代價，使設備基本上不增長。

4.流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過程（再細分）和瓶頸子過程（多套并聯(lián)）

兩種。

5.簡述在流水機器中全局性相關的概念及解決全局性相關的方法。（P144-146）

6,求向量D=A*（B+C）,各向量元素個數(shù)均為6,參照CRAY-1方式分解為3條向量指令：

[①V3一存儲器（訪存取A送入V3寄存器組}

1②V2—V0+V1{B+CTK}

③V4-V2*V3{K*ATD}

當采用下列2種方式工作時各需多少拍才干得到所有結果？

（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。（22拍）

（注：CRAY-1方式啟動訪存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3段的單功能非線性流水線，預約表如下表所示。

（1）寫出沖突向量，畫沖突向量狀態(tài)轉移圖并擬定最佳調度方案。

（c=（101），最佳策略是每隔24t流入一個任務）

（2）按最佳調度方案輸入5個任務，畫出流水的時空圖，求出此時的吞吐率和效率。

時鐘

t1t2t3t4

段號

S1VV

S2VV

S3J

（吞吐率：5/12At效率：69.4%）

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

2、3、4四個子過程構成。加按1-2-4連接，乘按1-3-4連接，流水線輸出設有數(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的運算，①調整

計算順序，畫出能獲得吞吐率盡量高的流水時空圖，標出流水線入、出端數(shù)據(jù)的變化情

況；②求出完畢所有運算的時間及此期間流水線的效率和吞吐率。

（效率：3/84t效率：3/8）

同步強化練習

一.單項選擇題。

1.重疊機器局部相關的解決方法有兩類：推后后續(xù)指令對相關單元的讀和（C）。

A.異步流動B.采用順序流動C.設立相關直接通路D.調整指令流動的順序

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)級流水B.解決機級流水C.部件級流水D.作業(yè)級流水

6.非線性流水線是指（B

A.流水線中某些功能段在各次運算中的作用不同

B.一次運算中要多次使用流水線中的某些功能段

C.一次運算中使用流水線的多個功能段

D.流水線的各個功能段在各種運算中有不同的組合

7.關于標量流水機的說法有錯的是（B）。

A.沒有向量數(shù)據(jù)表達B.不能對向量數(shù)據(jù)進行運算

C.可對標量數(shù)據(jù)進行流水解決D.可以對向量、數(shù)組進行運算

8.與流水線最大吞吐率有關的是（D）。

A.最后子過程的時間B.各個子過程的時間

C.最快子過程的時間D.最慢子過程的時間

9.在流水線的相關解決中，會發(fā)生“寫一寫”相關和“先讀后寫”相關的是（C）。

A.猜測法B.順序流動0.異步流動D.相關專用通路

10.在流水機器中，全局性相關是指（D）。

A.先讀后寫相關B.指令相關C.先寫后讀相關D.由轉移指令引起的相關

11.IBM360/91機對指令中斷的解決方法是（A）。

A.不精確斷點法B.指令復執(zhí)法C.精確斷點法D.對流水線重新調度

12.CRAY-1機的兩條向量指令

V1-V2+V3

V4—V1*V5

屬于（B）。

A.沒有功能部件沖突和匕沖突，可以并行B.沒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.沒有源匕沖突，可以互換執(zhí)行順序

13.設各個流水段通過時間為△!:,一臺K段流水線，度為m的超級流水線解決機，執(zhí)行

完N條指令的時間為（B）。

N-lN

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

mm

14.以下說法不對的的是（D）。

A.線性流水線是單功能流水線B.動態(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.動態(tài)流水線只能是單功能流水線

15.在指令級高度并行的超級解決機中，下列敘述對的的是（D）。

A.超標量解決機運用資源反復，規(guī)定高速時鐘機制

B.超流水線解決機運用資源反復，規(guī)定高速時鐘機制

0.超標量解決著重開發(fā)時間并行性，規(guī)定高速時鐘機制

D.超流水線解決機著重開發(fā)時間并行性，規(guī)定高速時鐘機制

16.以下（D）不屬于流水線的分類。

A.按解決機級別的分類B.按功能數(shù)量的分類

C.準時間特性的分類D.準時間順序的分類

17.假設嚴禁表F={1,3,6,8},則8位的原始沖突向量為（10100101）。若選擇第二

個任務在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，瓶頸段所需時間為其余段所需時間為△!:,則完畢n個任

務的加速化比為（B）。

"I

八加n加

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

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

〃仁Jnn

19.在采用延遲轉移支持時，在以下幾種調度方法中，效果最佳的是哪一種方法

(A)。

A.將轉移指令前的那條指令調度到延遲槽中

B,將轉移目的處的那條指令調度到延遲槽中

C.將轉移不發(fā)生時該執(zhí)行的那條指令調度到延遲槽中

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B.標量流水機C.陣列流水機D.多功能動態(tài)流水機

21.由實際吞吐率公式TP=T匕ax/（1+（M-1）/N）可知，當N?M時，才干使實際吞吐

率接近于最大吞吐率，其中M表達（A）o

A.流水線子過程個數(shù)B.任務數(shù)C.任意正整數(shù)D.流水線連續(xù)解決的任務數(shù)

22.全局性相關的解決不涉及（A）o

A.采用順序流動B.猜測法C.采用延遲轉移D.加快短循環(huán)程序的解決

23.流水線的技術指標不涉及（A）。

A.響應比B.吞吐率C.加速比D.效率

二.填空題。

1.流水有部件、解決機、系統(tǒng)等不同等級，多個解決機之間的流水屬（系統(tǒng)）級流水，

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），然后設法消除它。

4.CRAY-1向量機的鏈接技術，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，也能大部分時間并行。

5.衡量流水線性能的重要指標是（吞吐率）和（效率）。

6.指令順序解釋的優(yōu)點是（控制簡樸），缺陷是程序解釋的速度低，機器各部件的（運

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”在時間上重疊的方式稱為“（-

次）重疊”，為了不減少重疊效率，應使“分析"和''執(zhí)行”的時間（相等）。

8.多功能流水線各功能段同時只能按某一種功能聯(lián)接的稱為（靜）態(tài)流水線，同時可按

不同運算或功能聯(lián)接工作的稱為（動）態(tài)流水線。

9.流水線流出任務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

的流水線，可以允許與流入的順序不同的流水線稱為（異步）流動流水線。

10.非線性流水線調度要解決的問題是讓前后多個任務既不發(fā)生爭用（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向量機用的是后者。

12.超標量解決機的度m是指在每個（）時間內(nèi)能同時流出（m）條指令。

13.“一次重疊”解釋時，第K+1條指令需等K條指令執(zhí)行后才干形成，稱此時發(fā)生了“（指

令）相關”。若第K條指令的結果數(shù)地址與第K+1條指令的源數(shù)地址同樣時，稱發(fā)生

了“（先寫后讀）相關

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.已進入流水線的轉移指令和其后續(xù)指令之間的相關，稱為（全局）性相關。

16.為同時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題是（流水線調度）o

18.異步流動流水線會出現(xiàn)順序流動流水線不也許發(fā)生的“（先讀后寫）”相關和“（寫-

寫）”相關。

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

指令之間也許存在的（關聯(lián)）（.

20.在重疊機器同樣，流水機器在碰到（轉移）指令，特別是（條件轉移）指令時，效

率也會顯著下降。

21.超長指令字（VLIW）結構是將（水平微型碼）和（超標量解決）兩者相結合。

22.若一次重疊方式解釋指令仍達不到（速度）規(guī)定期，可用同時解釋（多條指令）的

流水方式。

23.指令相關、（訪存操作數(shù)）相關和（通用寄存器組）相關等局部相關都是由于機器要

同時解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對同一主存單元或寄存器規(guī)定“先寫后讀

三.簡答題。

1.在“一次重疊”的機器中，“一次重疊”的含義是什么？并指出在這種機器中會出現(xiàn)哪些

相關？(P126-131)

2.試分析通過何種方法可以解決通用寄存器組數(shù)相關的問題？(P130)

3.流水線的特點是什么？(P132)

4.向量運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