2024年大學(xué)試題(計算機科學(xué))-計算機體系結(jié)構(gòu)考試近5年真題集錦（頻考類試題）帶答案

（圖片大小可自由調(diào)整）2024年大學(xué)試題(計算機科學(xué))-計算機體系結(jié)構(gòu)考試近5年真題集錦（頻考類試題）帶答案第I卷一.參考題庫(共100題)1.計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有哪些？2.片選信號為101時，選定一個128K8位的存儲芯片，則該芯片的所在存儲單元空間的首地址為（），末地址為（）。3.集中式共享存儲器體系結(jié)構(gòu)4.簡述衡量流水線處理機的性能的技術(shù)指標(biāo)及各自的定義。5.以IEEE754單精度浮點數(shù)格式表示下列十進(jìn)制數(shù)。+1.75，+19，–1/8，2586.硬件預(yù)取通常需要非阻塞cache的支持。7.以下程序段是某個過程對應(yīng)的MIPS指令序列，其功能為復(fù)制一個存儲塊數(shù)據(jù)到另一個存儲塊中，存儲塊中每個數(shù)據(jù)的類型為float，源數(shù)據(jù)塊和目的數(shù)據(jù)塊的首地址分別存放在$a0和$a1中，復(fù)制的數(shù)據(jù)個數(shù)存放在$v0中，作為返回參數(shù)返回給調(diào)用過程。在復(fù)制過程中遇到0則停止，最后一個0也需要復(fù)制，但不被計數(shù)。已知程序段中有多個Bug，請找出它們并修改。 8.什么是寫合并技術(shù)？9.在分布式存儲器結(jié)構(gòu)的機器中，對應(yīng)于兩種地址空間的組織方案，分別有哪兩種通信機制？它們是怎么實現(xiàn)的？10.通常，在進(jìn)行指令集格式設(shè)計時，有（）、（）和（）三種設(shè)計方法。11.在向理處理機中，對向量數(shù)據(jù)的處理方式有3種，橫向處理方式、（）和（）。12.在一個字中，兩種表示字節(jié)順序的習(xí)慣是（）和（）。13.數(shù)據(jù)表示引入的標(biāo)準(zhǔn)是什么？數(shù)據(jù)表示的方法有哪些？14.簡要說明采用層次結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)的目的和原理；目前存儲系統(tǒng)分哪幾個層次？它們在存儲系統(tǒng)中所起的作用分別是什么？15.下列數(shù)中最大的是（）。A、（10010101）2B、（227）8C、（96）16D、（143）1016.假定十進(jìn)制數(shù)用8421NBCD碼表示，采用十進(jìn)制加法運算計算下列表達(dá)式的值，并討論在十進(jìn)制BCD碼加法運算中如何判斷溢出。（1）234+567（2）548+72917.評價存儲系統(tǒng)性能時，CPU時間＝IC×[CPIexe＋（）]×?xí)r鐘周期時間18.評價I/O系統(tǒng)性能的參數(shù)主要有哪些？19.假定最復(fù)雜的一條指令所用的組合邏輯分成6塊，依次為A~F，其延遲分別為80ps、30ps、60ps、50ps、70ps、10ps。在這些組合邏輯塊之間插入必要的流水段寄存器就可實現(xiàn)相應(yīng)的指令流水線，寄存器延遲為20ps。理想情況下，以下各種方式所得到的時鐘周期、指令吞吐率和指令執(zhí)行時間各是多少？應(yīng)該在哪里插入流水線寄存器？插入三個流水段寄存器，得到一個四級流水線20.何謂分布式共享存儲器結(jié)構(gòu)機器？此種結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)缺點。21.通用計算機基本指令分為5類，它們分別是（）。22.假設(shè)有一段程序的核心模塊中有五條分支指令，該模塊將會被執(zhí)行成千上萬次，在其中一次執(zhí)行過程中，五條分支指令的實際執(zhí)行情況如下（T：Taken；N：notTaken）。分支指令1（B1）：T–T–T。分支指令2（B2）：N–N–N–N。分支指令3（B3）：T–N–T–N–T–N。分支指令4（B4）：T–T–T–N–T。分支指令5（B5）：T–T–N–T–T–N–T。假定各個分支指令在每次模塊執(zhí)行過程中實際執(zhí)行情況都一樣，并且動態(tài)預(yù)測時，每個分支指令都有各自的預(yù)測表項，每次執(zhí)行時的初始預(yù)測位都相同。請給出以下幾種預(yù)測方案的預(yù)測準(zhǔn)確率。 （1）靜態(tài)預(yù)測，總是預(yù)測轉(zhuǎn)移（Taken）。 （2）靜態(tài)預(yù)測，總是預(yù)測不轉(zhuǎn)移（notTaken）。 （3）一位動態(tài)預(yù)測，初始預(yù)測轉(zhuǎn)移（Taken）。 （4）二位動態(tài)預(yù)測，初始預(yù)測弱轉(zhuǎn)移（Taken）。23.雖然結(jié)構(gòu)相關(guān)會影響流水線的性能，但是我們在具體的流水線設(shè)計中仍然允許一定的結(jié)構(gòu)相關(guān)存在。24.寫回法Cache中不必使用寫緩沖。25.假設(shè)要傳送的數(shù)據(jù)信息為：100011，若約定的生成多項式為：G（x）=x3+1，則校驗碼為多少？假定在接收端接收到的數(shù)據(jù)信息為100010，說明如何正確檢測其錯誤，寫出檢測過程。26.“地址線單雙向傳輸”這句話描述了總線的（）特性。27.簡述馮。諾依曼計算機的特征。28.Amdahl定律中“可改進(jìn)比例”指可改進(jìn)部分在改進(jìn)系統(tǒng)計算時間中所占的比例。29.根據(jù)當(dāng)前的計算機應(yīng)用市場的現(xiàn)狀和價格特征，人們通常把計算機分為（）、桌面系統(tǒng)和（）三大領(lǐng)域30.簡述現(xiàn)代計算機在馮諾依曼結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)與發(fā)展？31.多處理機的數(shù)據(jù)一致性問題產(chǎn)生的原因。32.從主存的角度來看，“Cache—主存”層次的目的是為了（），而“主存—輔存”層次的目的是為了（）。33.數(shù)據(jù)通路出錯引起的中斷是（）A、機器校驗中斷B、訪管中斷C、外中斷D、程序性中斷34.馮偌依曼計算機的基本原理包括（）和（）。35.在IBM370系統(tǒng)中，當(dāng)用戶程序需調(diào)用外設(shè)進(jìn)行輸入輸出時會發(fā)生（）A、訪管中斷B、輸入/輸出中斷C、程序性中斷D、外中斷36.常見的導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相關(guān)的原因有哪些？為什么流水線設(shè)計者有時允許結(jié)構(gòu)相關(guān)存在？37.簡述自定義數(shù)據(jù)表示的定義、分類和優(yōu)點？38.直接執(zhí)行微指令的是（）A、匯編程序B、編譯程序C、硬件D、微指令程序39.按照指令讀訪問和寫訪問的先后順序，可以將數(shù)據(jù)沖突分為（）3中類型。40.簡述在對Cache進(jìn)行寫操作時采用的兩種更新策略及各自的優(yōu)缺點。41.在指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計中，所有的指令集一般都會對（）、（）和控制類型的操作提供指令。42.簡述寫作廢和寫更新協(xié)議性能上的差別。43.簡述存儲程序計算機（馮·諾依曼結(jié)構(gòu)）的特點。44.假設(shè)某計算機帶有20個終端同時工作，在運行用戶程序的同時，能接受來自任意一個終端輸入的字符信息，并將字符回送顯示（或打印）。每一個終端的鍵盤輸入部分有一個數(shù)碼緩沖寄存器RDBRi（i=1~20），當(dāng)在鍵盤上按下某一個鍵時，相應(yīng)的字符代碼即進(jìn)入RDBRi，并使它的“完成”狀態(tài)標(biāo)志Donei（i=1~20）置1，要等處理器把該字符代碼取走后，Donei標(biāo)志才置0。每個終端顯示（或打?。┹敵霾糠忠灿幸粋€數(shù)碼緩沖寄存器TDBRi（i=1~20），并有一個Readyi（i=1~20）狀態(tài)標(biāo)志，該狀態(tài)標(biāo)志為1時，表示相應(yīng)的TDBRi是空著的，準(zhǔn)備接收新的輸出字符代碼，當(dāng)TDBRi接收了一個字符代碼后，Readyi標(biāo)志才置0，并送到終端顯示（或打?。?，為了接收終端的輸入信息，處理器為每個終端設(shè)計了一個指針PTRi（i=1~20）指向為該終端保留的主存輸入緩沖區(qū)。處理器采用下列兩種方案輸入鍵盤代碼，同時回送顯示（或打?。?。 （1）每隔一固定時間T轉(zhuǎn)入一個狀態(tài)檢查程序DEVCHC，順序地檢查全部終端是否有任何鍵盤信息要輸入，如果有，則順序完成之。 （2）允許任何有鍵盤信息輸入的終端向處理器發(fā)出中斷請求。全部終端采用共同的向量地址，利用它使處理器在響應(yīng)中斷后，轉(zhuǎn)入一個中斷服務(wù)程序DEVINT，由后者詢問各終端狀態(tài)標(biāo)志，并為最先遇到的請求中斷的終端服務(wù)，然后轉(zhuǎn)向用戶程序。要求畫出DEVCHC和DEVINT兩個程序的流程圖。45.對于兩級Cache來說，離CPU近的Cache相比第二級Cache，容量（），速度（）。46.基本DLX流水線中四個多路選擇器的控制端由哪些信息決定？47.假定機器數(shù)為8位（1位符號，7位數(shù)值），寫出下列各二進(jìn)制數(shù)的補碼和移碼表示。+1001，–1001，+1，–1，+10100，–10100，+0，–048.互連函數(shù)表示互連網(wǎng)絡(luò)的出端號和入端號的一一對應(yīng)關(guān)系，其表示方法有輸入輸出對應(yīng)表示法、（）、函數(shù)表示法。49.集中式仲裁有哪幾種方式？50.設(shè)某浮點數(shù)格式為： 其中，移碼的偏置常數(shù)為16，補碼采用一位符號位，基數(shù)為4。 （1）用這種格式表示下列十進(jìn)制數(shù)：+1.7，–0.12，+19，–1/8。 （2）寫出該格式浮點數(shù)的表示范圍，并與12位定點補碼整數(shù)表示范圍比較。51.在Cache存儲器中，CPU每次寫Cache的同時，也寫入主存，稱這種更新主存塊內(nèi)容的方法為（）法。52.在控制指令中使用PC相對尋址方式有什么優(yōu)點？53.實現(xiàn)Cache一致性協(xié)議時，有哪兩種跟蹤共享數(shù)據(jù)狀態(tài)的技術(shù)？54.按照產(chǎn)生不命中的原因不同，可以把不命中分為（）、（）和（）3類。55.同步總線和異步總線特點。56.對于指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計問題，當(dāng)前有兩種截然不同的技術(shù)方向。一個方向是復(fù)雜指令集計算機，其目的是（），（）。57.有哪幾種向量處理方式？它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同？58.在計算機系統(tǒng)設(shè)計中，比較好的方法是（）。A、從上向下設(shè)計B、從下向上設(shè)計C、從兩頭向中間設(shè)計D、從中間開始向上、向下設(shè)計59.塊沖突概率最高的Cache地址映像方式是（）。A、段相聯(lián)B、組相聯(lián)C、直接相聯(lián)D、全相聯(lián)60.減少流水線處理分支指令時的暫停時鐘周期數(shù)的技術(shù)途徑是什么？其流水線數(shù)據(jù)通路應(yīng)如何改進(jìn)？61.以下指令序列中，哪些指令對發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)？假定采用“取指、譯碼/取數(shù)、執(zhí)行、訪存、寫回”五段流水線方式，那么不用“轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)的話，需要在發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)的指令前加入幾條nop指令才能使這段程序避免數(shù)據(jù)冒險？如果采用“轉(zhuǎn)發(fā)”是否可以完全解決數(shù)據(jù)冒險？不行的話，需要在發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)的指令前加入幾條nop指令才能使這段程序不發(fā)生數(shù)據(jù)冒險？ 62.Cache并行查找算法63.按照Flynn分類法的4類機器中，其中（）這一類型實際是不存在的。（）已成為通用多處理機體系結(jié)構(gòu)的選擇。64.什么是程序直接定位方式？什么是程序靜態(tài)定位方式？65.簡述“虛擬索引+物理標(biāo)識”Cache的優(yōu)缺點。66.DLX流水線避免控制相關(guān)的方法有（）、（）、（）。67.經(jīng)常用的基本單元功能，宜于用軟件實現(xiàn)，以降低實現(xiàn)費用。68.存儲層次設(shè)計要解決的四個問題指什么？69.寫更新協(xié)議和寫作廢協(xié)議在性能上有哪些差別？70.流水向量處理機有兩種類型，一種是（）結(jié)構(gòu)，另一樣種是（）結(jié)構(gòu)。71.什么是閃速存儲器？它有哪些特點？72.提高硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率的主要手段之一是（），另一種方法是（）。73.假定一個計算機系統(tǒng)中有一個TLB和一個L1datacache。該系統(tǒng)按字節(jié)編址，虛擬地址16位，物理地址12位；頁大小為128B，TLB為四路組相聯(lián)，共有16個頁表項；L1datacache采用直接映射方式，塊大小為4B，共16行。在系統(tǒng)運行到某一時刻時，TLB、頁表和L1datacache中的部分內(nèi)容（用十六進(jìn)制表示）如下： 主存（物理）地址如何劃分成標(biāo)記字段、行索引字段和塊內(nèi)地址字段？74.某終端通過RS-232串行通信接口與主機相連，采用起止式異步通信方式，若傳輸速率為1200波特，采用兩相調(diào)制技術(shù)。通信協(xié)議為8位數(shù)據(jù)、無校驗位、停止位為1位。則傳送一個字節(jié)所需時間約為多少？若傳輸速度為2400波特，停止位為2位，其他不變，則傳輸一個字節(jié)的時間為多少？75.盤陣列（RAID）技術(shù)的特點有速度快、（）、造價低廉和（）。76.字節(jié)多路通道宜于連接大量（）速設(shè)備，通道“數(shù)據(jù)寬度”為（）。77.流水線吞吐率是指單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)。78.目前常用的測試程序分為哪五類？79.集成電路的基本制造工藝是：首先是對圓柱形的單晶硅進(jìn)行切片，生產(chǎn)大片的（），并在其上制造出大量電路單元，然后按照制造的電路單元被切割成方形的（）。80.簡述虛擬存儲器的特點。81.描述流水線的工作，常采用時空圖的方法。在時空圖中，橫坐標(biāo)表示（），縱坐標(biāo)代表（）。82.數(shù)據(jù)通路寬度是在（）里，數(shù)據(jù)傳送的物理寬度。83.當(dāng)代流行的標(biāo)準(zhǔn)總線追求與（）、（）、（）無關(guān)的開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。84.翻譯和解釋是語言實現(xiàn)的兩種基本技術(shù)。一般說來，（）執(zhí)行比（）花的時間多，但占用存儲空間少。85.對于寄存器-寄存器型的向量流水處理機，要求有容量足夠大的向量寄存器組。它們不但能存放源向量，而且能保留中間結(jié)果，從而大大減少（），此外，可以降低（），從而提高處理速度。86.反映存儲外設(shè)可靠性能的參數(shù)有哪些？87.多功能流水線各功能段同時可按不同運算或功能聯(lián)接工作，稱此流水線為（）流水線。88.系列機不再是方向，因為它約束了計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。89.DLX指令集結(jié)構(gòu)有哪幾種主要的操作類型？90.在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中，浮點數(shù)的表示采用單精度格式是（）位。A、64B、32C、16D、12891.衡量Cache性能的參數(shù)中，（）與硬件速度無關(guān)。92.計算機的（）是計算機（）結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計算機不同于一般電子設(shè)備的本質(zhì)所在。93.多機系統(tǒng)的耦合度可以分為最低耦合、（）耦合和（）耦合。94.比較選擇型DMA控制器與多路型DMA控制器？95.USB的中文名稱是（）。96.多級混洗交換網(wǎng)絡(luò)又叫做（）。A、移數(shù)網(wǎng)絡(luò)B、STARAN網(wǎng)絡(luò)C、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)D、Omega網(wǎng)絡(luò)97.cache是一種（）存儲器，是為了解決CPU和主存之間（）不匹配而采用的一項重要的硬件技術(shù)，現(xiàn)發(fā)展為（）體系，（）分設(shè)體系。98.已知x=10，y=–6，采用6位機器數(shù)表示。請按如下要求計算，并把結(jié)果還原成真值。用不恢復(fù)余數(shù)法計算[x/y]補的商和余數(shù)。99.從計算機語言的角度，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu)，其中，第5級是（），第6級是（）。100.用于虛擬存儲器頁面替換，且為堆棧型的算法是（）。A、隨機法B、相聯(lián)目錄表法C、比較對法D、近期最久未使用法第I卷參考答案一.參考題庫1.參考答案： （1）指令集功能設(shè)計：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)展方向 （2）尋址方式的設(shè)計 （3）操作數(shù)表示和操作數(shù)類型 （4）尋址方式的表示：可以將尋址方式編碼于操作碼中，也可以將尋址方式作為一個單獨的域來表示。 （5）指令集格式的設(shè)計：有變長編碼格式、固定長度編碼格式和混合型編碼格式三種。2.參考答案：0A000H；0BFFFFH3.參考答案： 多個處理器共享一個存儲器的多處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4.參考答案：（1）吞吐率：指單位時間內(nèi)能處理的指令條數(shù)或能輸出的結(jié)果量。吞吐率越高，計算機系統(tǒng)的處理能力越強。（2）加速比：指采用流水線方式后的工作速度與等效的順序串行方式的工作速度之比。（3）效率：指流水線中的各功能段的利用率。5.參考答案： 6.參考答案：正確7.參考答案： 8.參考答案： 當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入寫緩沖器時，判斷本次所寫入單元的塊地址是否與寫緩沖器中某個有效塊的地址相同，若是，則把新數(shù)據(jù)與該塊合并。這樣可提高寫緩沖的利用率。9.參考答案： （1）共享地址空間的機器：可利用Ｌoad和Ｓtore指令中的地址隱含地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因而可稱為共享存儲器機器。 （2）多個地址空間的機器：根據(jù)簡單的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過傳遞消息來請求某些服務(wù)或傳輸數(shù)據(jù)，從而完成通信。因而這種機器常稱為消息傳遞機器。10.參考答案：固定長度編碼；可變長編碼；混合編碼11.參考答案：縱向處理方式；縱橫處理方式12.參考答案：高端BigEndian；低端LittleEndian13.參考答案： 衡量某種數(shù)據(jù)表示的引入是否合理和有效，一般從兩個方面考慮： （1）是否提高系統(tǒng)效率，即是否減少數(shù)據(jù)處理時間和減少所需的存儲空間； （2）看引入的數(shù)據(jù)表示使用率如何。 操作數(shù)類型表示方法有以下兩種： （1）操作數(shù)的類型由操作碼的編碼指定。（最常見的一種方法） （2）數(shù)據(jù)可以附上由硬件解釋的標(biāo)記，由這些標(biāo)記指定操作數(shù)的類型，從而選擇適當(dāng)?shù)倪\算。14.參考答案： 1）目的：滿足執(zhí)行程序?qū)Ω咚俣?、大容量存儲空間的需要 2）原理：局部性原理 3）目前分成CHCHE-----主存—輔存三個層次 其中前者解決主存速度慢的問題，后者解決主存容量小的不足15.參考答案：B16.參考答案： 17.參考答案：每條指令的平均存儲器停頓周期數(shù)18.參考答案： （1）連接特性（哪些I/O設(shè)備可以和計算機系統(tǒng)相連接）； （2）I/O系統(tǒng)容量（I/O系統(tǒng)可以容納的I/O設(shè)備數(shù)）； （3）響應(yīng)時間； （3）吞吐量。19.參考答案：三個流水段寄存器分別插在A和B、C和D、D和E之間，這樣第一個流水段的組合邏輯延時為80ps，第二段時延為30+60=90ps，第三段時延為50ps，最后一段延時為70+10=80ps。這樣每個流水段都以最長延時調(diào)整為90+20=110ps，故時鐘周期為110ps，指令吞吐率為1/110ps=9.09GOPS，每條指令的執(zhí)行時間為4x110=440ps。20.參考答案： 分布式共享存儲器結(jié)構(gòu)機器具有分布的物理存儲器，系統(tǒng)中每個結(jié)點包含了處理器、存儲器、I/O以及互連網(wǎng)絡(luò)接口。在許多情況下，分布式存儲器結(jié)構(gòu)優(yōu)于采用集中式共享存儲器結(jié)構(gòu)。 分布式存儲器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點： （1）如果大多數(shù)的訪問是針對本結(jié)點的局部存儲器，則可降低對存儲器和互連網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求； （2）對局部存儲器的訪問延遲低。 主要缺點：分布式存儲器結(jié)構(gòu)需要高帶寬的互連。處理器之間的通信較為復(fù)雜，且各處理器之間訪問延遲較大。21.參考答案：數(shù)據(jù)傳送類，運算類，程序控制類，輸入輸出類，處理機控制和調(diào)試類22.參考答案： 23.參考答案：正確24.參考答案：錯誤25.參考答案： 26.參考答案：功能和電氣27.參考答案： 一般認(rèn)為其主要特征有以下幾點： （1）機器以運算器為中心。除了完成運算以外，機器內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸都經(jīng)過運算器。各部件的操作以及它們之間的協(xié)調(diào)由控制器集中控制。 （2）存儲器按一維線性編址，順序訪問存儲器地址單元，每個存儲單元的位數(shù)固定。 （3）程序存儲，指令和數(shù)據(jù)無區(qū)別存放在存儲器中，指令和數(shù)據(jù)一樣可以送到運算器中進(jìn)行運算，指令與數(shù)據(jù)的區(qū)別主要在于地址區(qū)域不同。 （4）指令在存儲器中按其執(zhí)行順序存放，由一個順序控制器（亦稱程序計數(shù)器或指令計數(shù)器）指定即將被執(zhí)行的指令地址。每讀取一條指令后，計數(shù)器自動按順序遞增。 （5）指令由操作碼和地址碼組成，操作碼指明操作類型，地址碼指明操作數(shù)的地址和結(jié)果地址。 （6）數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示。28.參考答案：錯誤29.參考答案：服務(wù)器；嵌入式計算30.參考答案：計算機處理的數(shù)據(jù)類型不斷增加新的表示形式。指令種類與尋址方式增加。改變了以CPU為中心的數(shù)據(jù)傳送形式，以存儲器為中心，采用虛擬存儲。處理器采用多種新技術(shù)，支持遞歸等，提高并行性。31.參考答案： I／O操作：Cache中的內(nèi)容可能與由I／O子系統(tǒng)輸入輸出形成的存儲器對應(yīng)部分的內(nèi)容不同。 共享數(shù)據(jù)：不同處理器的Cache都保存有對應(yīng)存儲器單元的內(nèi)容。32.參考答案：提高速度；擴(kuò)大容量33.參考答案：A34.參考答案： 存儲程序；程序控制35.參考答案：A36.參考答案： 常見的導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相關(guān)的原因有以下兩種： （1）功能部件不是全流水； （2）重復(fù)設(shè)置的資源的份數(shù)不夠。 流水線設(shè)計者有時允許結(jié)構(gòu)相關(guān)存在的原因： （1）有的結(jié)構(gòu)并不經(jīng)常發(fā)生，而為了避免結(jié)構(gòu)相關(guān)需要增加大量的硬件開銷；結(jié)構(gòu)相關(guān)存在可降低硬件成本； （2）可以減少部件的延遲?？稍O(shè)計出比完全流水化功能單元具有更短延遲時間的非流水化和不完全流水化的功能單元。37.參考答案：定義：為了縮短高級語言和機器語言的語義差距，可以使計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)具有自定義能力，這就是自定義數(shù)據(jù)表示。分類：它包括帶標(biāo)志符的數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)描述符兩類。（1）帶標(biāo)志符的數(shù)據(jù)表示：它描述簡單數(shù)據(jù)，標(biāo)志符是和每個數(shù)據(jù)值相連，存在同一存貯單元內(nèi)，除數(shù)值外，還附加了若干個標(biāo)志位（tag）用來識別數(shù)據(jù)類型及特征。采用帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示后，在執(zhí)行指令時，對標(biāo)志位進(jìn)行解釋。知道操作數(shù)屬于哪一種數(shù)據(jù)表示，這樣機器語言的運算符也和高級語言一樣具有了通用性，從而簡化了編譯過程，提高系統(tǒng)編譯效率。主要優(yōu)點：A.簡化了指令系統(tǒng)；B.容易檢出程序編制中的錯誤；C.簡化了編譯程序；D.支持?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)；E.簡化了程序設(shè)計；F.便于軟件測試，支持應(yīng)用軟件開發(fā)。（2）數(shù)據(jù)描述符：用來描述復(fù)雜和多維數(shù)據(jù)，如向量、數(shù)組、記錄等，描述符專用來描述所要訪問一組數(shù)據(jù)的屬性，包括整個數(shù)據(jù)塊的地址長度及其他信息，它和數(shù)據(jù)字分開存儲，機器經(jīng)描述符形成訪問每個元素的地址及其他信息（描述符或數(shù)據(jù)字），而數(shù)據(jù)字本身又是帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示。優(yōu)點：描述符不僅描述數(shù)據(jù)類型，還可以描述其他信息特征，如數(shù)據(jù)信息，控制信息，中斷信息等，這樣使機器很快獲得各類信息進(jìn)入各種相應(yīng)狀態(tài)保護(hù)，而不必反復(fù)取指令取特征。38.參考答案：C39.參考答案：寫后讀沖突、寫后寫沖突和讀后寫沖突40.參考答案：（1）全寫法：也稱為寫直達(dá)法，是在對Cache進(jìn)行寫操作的同時，也對主存該內(nèi)容。由于全寫法Cache及主存與內(nèi)容同時更新，所以一致性保持得比較好，可靠性比較高，操作過程比較簡單。但全寫法每次寫操作都要訪問主存，所以寫操作的速度得不到改善，仍然是訪問主存的速度。（2）寫回法：指在CPU執(zhí)行寫操作時，只寫入Cache，不寫入主存，當(dāng)需要替換該塊時，把修改過的塊寫回到主存。其優(yōu)點是Cache的速度比較高，因為每次訪問命中的寫操作只寫Cache，不寫主存，只有在發(fā)生替換時采用將修改過的塊寫入主存。寫回法因為有一段時間Cache與主存內(nèi)容不一致，所以可靠性比全寫法差，而且控制操作比較復(fù)雜。41.參考答案：算術(shù)和邏輯運算；數(shù)據(jù)傳輸42.參考答案： 1）對同一數(shù)據(jù)的多個寫而中間無讀操作的情況，寫更新協(xié)議需進(jìn)行多次寫廣播操作，而在寫作廢協(xié)議下只需一次作廢操作。 2）對同一塊中多個字進(jìn)行寫，寫更新協(xié)議對每個字的寫均要進(jìn)行一次廣播，而在寫作廢協(xié)議下僅在對本塊第一次寫時進(jìn)行作廢操作。 3）從一個處理器寫到另一個處理器讀之間的延遲通常在寫更新模式中較低。而在寫作廢協(xié)議中，需要讀一個新的拷貝。43.參考答案： （1）機器以運算器為中心。 （2）采用存儲程序原理。 （3）存儲器是按地址訪問的、線性編址的空間。 （4）控制流由指令流產(chǎn)生。 （5）指令由操作碼和地址碼組成。 （6）數(shù)據(jù)以二進(jìn)制編碼表示，采用二進(jìn)制運算。44.參考答案： 45.參考答案：?。豢?6.參考答案： ALU輸入端的兩個MUX由ID/EX.IR所指出的指令類型控制，IF段的MUX由EX/MEM.Cond域的值控制，WB段的MUX由當(dāng)前指令類型（Load/ALU）控制。47.參考答案： 48.參考答案：循環(huán)表示法49.參考答案： 有三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂嫈?shù)器定時查詢方式、獨立請求方式。50.參考答案： 51.參考答案：寫直達(dá)52.參考答案： （1）有效地縮短指令中表示目標(biāo)地址的字段的長度； （2）使得代碼在執(zhí)行時與它被載入的位置無關(guān)。53.參考答案： （1）目錄：物理存儲器中共享數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)及相關(guān)信息均被保存在一個稱為目錄的地方。 （2）監(jiān)聽：每個Cache除了包含物理存儲器中塊的數(shù)據(jù)拷貝之外，也保存著各個塊的共享狀態(tài)信息。Cache通常連在共享存儲器的總線上，各個Cache控制器通過監(jiān)聽總線來判斷它們是否有總線上請求的數(shù)據(jù)塊。54.參考答案：強制性不命中；容量不命中；沖突不命55.參考答案： 同步總線所有的設(shè)備都有統(tǒng)一的時鐘。同步總線的成本低，因為它不需要設(shè)備之間互相確定時序的邏輯。缺點是總線操作的速度受時鐘的影響。由于設(shè)備都需要精確的以公共時鐘為定時參考，因此頻率一旦高，容易出現(xiàn)時鐘漂移錯誤。 異步總線沒有統(tǒng)一的時鐘，設(shè)備內(nèi)部自己定時。設(shè)備之間的信息傳送由總線發(fā)送器和接收器控制。異步總線適用更加廣泛，擴(kuò)充時不用擔(dān)心時鐘時序和時鐘同步的問題。但傳輸時異步總線要增加額外的同步開銷。56.參考答案：強化指令功能；實現(xiàn)軟件功能向硬件功能轉(zhuǎn)移57.參考答案： （1）水平處理方式：不適合對向量進(jìn)行流水處理。 （2）垂直處理方式：適合對向量進(jìn)行流水處理，向量運算指令的源/目向量都放在存儲器內(nèi)，使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相聯(lián)，構(gòu)成M-M型的運算流水線。 （3）分組處理方式：適合流水處理。可設(shè)長度為n的向量寄存器，使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成R-R型運算流水線。58.參考答案：D59.參考答案：C60.參考答案： 在流水線中盡早判斷分支轉(zhuǎn)移是否成功；轉(zhuǎn)移成功時，盡早計算出轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址。兩者應(yīng)同時采用，缺一不可。 （1）把“＝0？”測試移至ID段； （2）在ID段增設(shè)一個加法器，這樣可以把分支開銷減少一拍。61.參考答案： 62.參考答案： 在組相聯(lián)或全相聯(lián)cache中并行訪問和比較多個tag，并行訪問數(shù)據(jù)體的查找模式。63.參考答案：MISD；MIMD64.參考答案： （1）直接定位方式程序員在編寫程序時或編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行編譯時，就已經(jīng)確切知道該程序應(yīng)占用的主存物理空間。因此可以直接使用實際主存物理地址來編寫或編譯程序。目前大多不用這種方式。 （2）靜態(tài)定位方式專門用裝入程序來完成并要求程序本身可以重定位。在程序裝入主存的過程中，把那些帶有標(biāo)識的指令或數(shù)據(jù)中的邏輯地址全部變成主存的物理地址，集中一次完成地址變換，一旦裝入主存就不能再變動了。65.參考答案： 優(yōu)點是既能夠得到虛擬Cache的好處，又能夠得到物理Cache的優(yōu)點。 缺點是直接映象Cache的容量不能夠超過頁的大小。66.參考答案：把分支目標(biāo)地址和條件的計算移到譯碼段進(jìn)行；采用預(yù)測分支失敗機制；采用延遲分支機制67.參考答案：錯誤68.參考答案： 映象規(guī)則：當(dāng)把一個塊調(diào)入高一層（靠近CPU）存儲器時，可以放在哪些位置上？ 查找算法：當(dāng)所要訪問的塊在高一層存儲器中時，如何找到該塊？ 替換算法：當(dāng)發(fā)生失效時，應(yīng)替換哪一塊？ 寫策略：當(dāng)進(jìn)行寫訪問時，應(yīng)進(jìn)行哪些操作？69.參考答案： （1）對同一數(shù)據(jù)的多個寫而中間無讀操作的情況，寫更新協(xié)議需進(jìn)行多次寫廣播操作，而在寫作廢協(xié)議下只需一次作廢操作。 （2）對同一塊中多個字進(jìn)行寫，寫更新協(xié)議對每個字的寫均要進(jìn)行一次廣播，而在寫作廢協(xié)議下僅在對本塊第一次寫時進(jìn)行作廢操作即可。寫作廢是針對Cache塊進(jìn)行操作，而寫更新則是針對字（或字節(jié)）進(jìn)行操作。 （3）從一個處理器寫到另一個處理器讀之間的延遲通常在寫更新模式中較低，因為它寫數(shù)據(jù)時馬上更新了相應(yīng)的其它Cache中的內(nèi)容（假設(shè)讀的處理器Cache中有此數(shù)據(jù)）。而在寫作廢協(xié)議中，需要讀一個新的拷貝。70.參考答案：存儲器-存儲器；寄存器-寄存器71.參考答案： 閃速存儲器是高密度、非易失性的讀/寫半導(dǎo)體存儲器。從原理上看，它屬于ROM型存儲器，但是它又可隨機改寫信息；從功能上看，它又相當(dāng)于RAM，所以傳統(tǒng)ROM與RAM的定義和劃分已失去意義。因而它是一種全新的存儲器技術(shù)。