計算機體系結(jié)構(gòu)期末考試試題及答案

-.z.1.從2002年以來，計算機性能的年增長率下降到了約30％。其主要原因是：①大功耗問題；②可以進一步有效地開發(fā)的指令級并行性已經(jīng)很少；③存儲器訪問速度的提高緩慢。2.可移植性是指一個軟件可以不經(jīng)修改或者只需少量修改就可以由一臺計算機移植到另一臺計算機上運行。2.通用存放器型指令集構(gòu)造計算機在靈活性和提高性能方面有明顯的優(yōu)勢。主要表達在①存放器的訪問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；存儲器-存儲器型構(gòu)造和存放器-5.Cache-主存層次的工作由硬件實現(xiàn)，對系統(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，這種方法不但會增加本錢，而且還可能增加命中時間，這種方法在片外Cache中用得比較多。在磁盤陣列中的存放方式。8.時延和帶寬是用來評估互連網(wǎng)絡(luò)性能的兩個根本指標。時延包括通信時延和網(wǎng)絡(luò)時延。9.計算機系統(tǒng)可分為SISD、SIMD、MISD和MIMD四類，許多早期并行處理機是SIMD計算機，近年來，MIMD已經(jīng)成為通用多處理機系統(tǒng)構(gòu)造的選擇。這是因為MIMD具有靈活性，并且MIMD能充分利用現(xiàn)有微處理器的性價比優(yōu)勢。斷題1.從計算機語言的角度，系統(tǒng)構(gòu)造把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次構(gòu)造，其中，第2級是操作系統(tǒng)虛2.計算機系統(tǒng)中提高并行性的3種途徑中，資源重復是在并行性概念中引入時間因素，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增加實現(xiàn)的復雜度和使用這些尋址方式的指令的CPI?！矊Α?.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Α澈推骄L存時間都可評價存儲系統(tǒng)的性能，它們都和機器的硬件速度有關(guān)。(錯)8.RAID的特點有容量大，速度快、可靠性高，同時保存數(shù)據(jù)無冗余信息。(對)9.在多處理機的互連網(wǎng)絡(luò)中，穿插開關(guān)網(wǎng)絡(luò)屬于動態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)。〔對〕10.機群是一種價格低廉、易于構(gòu)建、可擴縮性極強的并行計算機系統(tǒng)?！矊Α趁~解釋1.RISC精簡指令集計算機是一種執(zhí)行較少類型計算機指令的微處理器2.請求字優(yōu)先調(diào)塊時，首先向存儲器請求CPU所要的請求字。請求字一旦到達，就立即送往CPU，讓CPU繼續(xù)執(zhí)行，同時從存儲器調(diào)入該塊的其余局部。3.單一系統(tǒng)映像統(tǒng)來用戶可以從任一個結(jié)點上獲得機群效勞，也就是說，對于所有結(jié)點和所有用戶，除了那些具有特定訪問權(quán)限的效勞與功能外，所有機群效勞與功能都是對稱的?！?〕位置透明。用戶不必了解真正提供效勞的物理設(shè)備-.z.44.陣列處理機陣列處理機也稱并行處理機(ParallelProcessor)通過重復設(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，操作級并行的SIMD計算機，它適用于矩陣運算。5.數(shù)據(jù)驅(qū)動計算一種提前計算的策略只在當*一個函數(shù)需要用到*一個自變量時才驅(qū)動對該自變量的求值操作。按需求值，是一種滯后計算的策略。數(shù)據(jù)流計算機中驅(qū)動方式的一種.1.MIPS指令實現(xiàn)的簡單數(shù)據(jù)通路中，操作分成了哪5個時鐘周期.對MIPS的存放器一存放器ALU指令和store指令請各寫出一條具體指令，并列出它們在在各個時鐘周期的具體操作。/讀存放器③執(zhí)行/有效地址計算④存儲器訪問/分支完成⑤寫回2.簡述降低Cache失效率的方祛和原理。1.計算機系統(tǒng)中有三個部件可以改進，這三個部件的部件加速比為： (1)如果部件1和部件2的可改進比例均為30%，則當部件3的可改進比例為多少時，系統(tǒng)加速比才可以到達10. (2)如果三個部件的可改進比例分別為30%、30%和20%，三個部件同時改進，則系統(tǒng)中不可加速局部的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是多少.得F3＝0.36，即部件3的可改進比例為36%。進局部的執(zhí)行時間為0.2T。部件改進后的加速比分別為S1＝30，S2＝20，S3＝10，因此3個部件改進后的執(zhí)行時間為：則系統(tǒng)中不可改進局部的執(zhí)行時間在總執(zhí)行時間中占的比例是：2.有一個5段流水線，各段執(zhí)行時間均為△t.其預約表如下(1)畫出流水線任務(wù)調(diào)度的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。(2)分別求出允許不等時間間隔調(diào)度和等時間間隔調(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個任務(wù)，求這兩種調(diào)度策略的流水線實際吞吐率和加速比。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)移有向圖可得到無沖突的任務(wù)調(diào)度策略及其平均延遲時間，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