計算機體系結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)題及答案

1、第一題 選擇題1 SIMD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？DA. 通用寄存器B. 主存儲器C. 輸入輸出設(shè)備D. 堆棧3按照計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，算術(shù)運算、邏輯運算和移位等指令應(yīng)屬于（A）級機器語言。A、傳統(tǒng)機器語言機器 B、操作系統(tǒng)機器C、匯編語言機器 D、高級語言機器4 早期的計算機系統(tǒng)只有定點數(shù)據(jù)表示，因此硬件結(jié)構(gòu)可以很簡單。但是這樣的系統(tǒng)有明顯的缺點，下面哪一個不是它的缺點：BA數(shù)據(jù)表示范圍小B單個需要的計算時鐘周期多C編程困難D存儲單元的利用率很低7下面哪個頁面替換算法實際上是不能夠?qū)崿F(xiàn)的？DA

2、）隨機頁面替換算法B）先進先出替換算法C）最久沒有使用算法D）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，那種方法最好？CA. 固定長度編碼B. 擴展編碼法C. huffman編碼法D. 以上編碼都不是10在早期馮諾依曼計算機特征中，機器以（C）為中心。A、存儲器 B、輸入輸出設(shè)備C、運算器 D、控制器1.RISC 計算機的指令系統(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 )。A先進先出順序訪問B按地址訪問C無地址訪問D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，

3、每段分別只有個部件可供使用，并且執(zhí)行時間分別為t、2t和3t，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)n足夠大）A6 nt B2 nt C3 nt Dnt6、下列計算機不屬于RISC計算機的是（ C ）。ASUN：Ultra SPARCBIBM：Power PC620CIBM：PC/XTDDEC：ALPHA211647、哪一點不是RISC的特點？（ D ）A. 減少指令的平均執(zhí)行周期數(shù)B. 重視編譯優(yōu)化技術(shù)C. 減少指令和尋址方式的種類D. 增加指令的功能8、哪種兼容方式對系列機來說是必須要求做到的？（ B ）A. 向前兼容 B.

4、向后兼容 C. 向上兼容 D. 向下兼容9、在計算機系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是( D )。A程序計數(shù)器B累加計數(shù)器C中斷計數(shù)器D程序狀態(tài)字(PSW)10、存儲器讀寫速率越高，每位的成本也越高，存儲容量也小。解決這一問題的主要方法是采用( C )。ACacheB并行存儲器C多級存儲體系結(jié)構(gòu)D緩沖技術(shù)1計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)按照由高到低的順序是（A ）。A、高級語言機器級、匯編語言機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級、微程序機器級B、高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級、匯編語言機器級、微程序機器級C、應(yīng)用語言機器級、傳統(tǒng)語言機器級，匯編語言機器級，操作系統(tǒng)機器級D、應(yīng)用語言機器級，操作語言機器級，微程序

5、機器級、傳統(tǒng)機器語言機器級2機器內(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)主要影響（A ）。A、能表示數(shù)的精度 B、能表示數(shù)的范圍C、能表示數(shù)的范圍和精度 D、能表示數(shù)在數(shù)軸上分布的離散程序3RISC的含義是（C ）。A、 Reduced Instruction System ComputerB、 Reproduced Instruction Set ComputerC、 Reduced Instruction Set ComputerD、Reproduced Instruction System Computer4推出系列機的新機器，不能更改的是（A ）。 A、原有指令的尋址方式和操作碼

6、 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 、比較對法、命中率高 、主存利用率高10 對于線性流水，在每段經(jīng)過的時間相等的情況下，流水線的效率與（ C ）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. 對應(yīng)用程序員不透明的是(D )。A先行進位鏈 B乘法器C指令緩沖器 D條件碼寄存器2. 以下說法中，不正確的是(B )。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提高硬件利用率 C提高硬件成本 D減少所需的存儲器用量4. 數(shù)據(jù)表示的含義是（ D ）。A表示數(shù)據(jù)所采用的數(shù)制和碼制 B

7、數(shù)據(jù)類型C浮點數(shù)的表示方式 D硬件能直接識別的數(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CI/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（D ）。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器上編制的軟件，不用修改就可運行在比它之后投入市場的機器上，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)邊界存儲的主要優(yōu)點是（A ）。A訪存速度快

8、 B節(jié)約主存單元C指令字的規(guī)整化 D指令的優(yōu)化 4.按Cache地址映像的塊沖突概率從高到低的順序是（C ）。 A.全相聯(lián)映像、直接映像、組相聯(lián)映像 B.組相聯(lián)映像、直接映像、全相聯(lián)映像 C.直接映像、組相聯(lián)映像、全相聯(lián)映像 D.全相聯(lián)映像、組相聯(lián)映像、直接映像5.衡量流水線的主要性能指標是(D )。A.流水線容量 B.流水線長短C.流水線規(guī)模 D.流水線吞吐率和效率2并行處理發(fā)展通過( D )途徑形成了分布處理系統(tǒng)。A提高主頻 B時間重疊 C資源重復(fù) D資源共享3.系列機軟件必須保證（ D ），一般應(yīng)做到軟件的向上兼容性。A、向上兼容 B、向下兼容 C、向前兼容 D、向后兼容1對機器語言程序

9、員透明的是（ B ）。A中斷字 B主存地址寄存器 C通用寄存器 D條件碼按照Flynn的分類，P的MMX指令采用的是（31）模型，而當前的高性能服務(wù)器與超級計算機則大多屬于（32）類。（31）、（32）ASISD BSIMD CMISD DMIMD例題1分析按照Flynn的分類，計算機可分為SISD、SIMD、MISD和MIMD共4類。P中開始采用MMX技術(shù)，引進了一些新的通用指令，雖然使用了單指令多數(shù)據(jù)思想，但從整體上說P仍屬于SISD類。當前的高性能服務(wù)器與超級計算機大多具有多個處理器，多任務(wù)處理并行處理，基本上都屬于MIMD。例題1答案（31）A （32）D第二題 填空題1、進行仿真工作

10、的機器稱為宿主機，而被仿真的機器稱為_目標機_。3、Cache存儲器寫保護時，只寫入Cache，僅當需塊替換時，才將其寫回主存，稱這種修改方法為_寫回法_法。4、一般中斷是在_每條指令的尾部_時處理的，而頁失效是立即處理的。1提高計算機系統(tǒng)并行性的主要技術(shù)途徑有時間重疊、 資源重復(fù) 和 資源共享 。4在Cache存貯器中，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 寫直達 法。2計算機組成是計算機體系結(jié)構(gòu)的 邏輯 實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的 物理 實現(xiàn)。3“主存-輔存”層次的目的是為了彌補主存 容量 的不足；“Cache-主存”層次的目的是為了彌補主存 速度 的

11、不足。4從計算機體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展來看，早期的計算機是以 運算器 為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而近代的是以 存儲器 為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。6計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是 大概率原則、阿摩達爾定律 和 局部性原理 。7Amdahl定律表明系統(tǒng)的加速比依賴于 部件可改進比例 和加速比 兩個因素。9一條DLX指令最多需要5個時鐘周期，它們分別是 取指周期、 指令譯碼 周期、執(zhí)行/有效地址計算周期、 存儲器 周期和寫回 周期。10吞吐率是流水線在 單位時間內(nèi) 所完成的任務(wù)數(shù)或輸出結(jié)果的數(shù)量。11流水線在連續(xù)流動達到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的吞吐率叫做 最大吞吐率 。12按照同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來

12、分，流水線可分為 動態(tài)流水線和 靜態(tài)流水線 。13.流水線中的相關(guān)有 結(jié)構(gòu)相關(guān)、 數(shù)據(jù)相關(guān) 和 控制相關(guān) 。1.并行性包括同時性和 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 設(shè)置相關(guān)專用通路 。2. 計算機系統(tǒng)的3T性能目標是 1TFLOPS計算能力 ， 1TBYTE主存客量和 1TBYTES的 I/O帶寬 。4. 浮點數(shù)階碼位數(shù)影響數(shù)的可表示 范圍 大小，尾數(shù)的位數(shù)影響數(shù)的可表示精度 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 、 信息編碼 等方式來減少總線的線數(shù)。8. 段頁式虛擬存貯器的內(nèi)部地址映象表機構(gòu)有 段 表和 頁

13、 表兩部分。9.在m段組成的流水線中，設(shè)各段經(jīng)過的時間不同，則在連續(xù)完成n個任務(wù)時流水線的效率為 。10.全局相關(guān)指已進入流水線的 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)出中斷請求到進入中斷處理程序這段時間_ _。3對于計算機體系結(jié)構(gòu)，計算機組成和計算機實現(xiàn)三個概念來說，_計算機組成_著眼于機器級內(nèi)各事件排序方式_計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)_著眼于對傳統(tǒng)機器級界面的確定，_計算機實現(xiàn)_著眼于 微程序設(shè)計。5中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配實際上就是在 中斷響應(yīng)硬件 和 中斷處理程序軟件之間的功能分配。6數(shù)據(jù)寬度是指在 期間所傳送的數(shù)據(jù)總量。7評價存貯器性能的基本要求是大容量、 高速度 和低價格

14、。8程序的局部性包括 時間 上的局部性和 空間 上的局部性9在“一次重疊”解釋時，第K+1條指令需要等第K條指令執(zhí)行后才能形成，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)先次序，但是能夠動態(tài)改變中斷 處理程序 次序。一、 判斷題1可以說向后兼容是系列機的根本特征。 （ ）3在數(shù)據(jù)描述符中，描述符與數(shù)據(jù)分開存放，主要用于描述單個數(shù)據(jù)的特征。 （ ）6為了動態(tài)調(diào)節(jié)中斷處理程序?qū)嶋H執(zhí)行完的次序，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。（ ）7頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢測，以便在此時看是否調(diào)頁。 （ ）8Cache存貯器等效訪

15、問速度達不到接近于第一級Cache的，可以增加Cache容量來解決。 （ ）9對于通用寄存器變址相關(guān)的情況，有可能會出現(xiàn)“一次相關(guān)”，而不會出現(xiàn)“二次相關(guān)”。（ ）1( )器件的發(fā)展是推動計算機系統(tǒng)向前發(fā)展的最直接的動力。3( )由于RISC簡化了指令系統(tǒng)，因此，RISC上的目標程序比CISC上的目標程序要短一些，程序運行的時間就會少一些。5. ( )專用總線的總線數(shù)多，系統(tǒng)流量大，I/O系統(tǒng)不適宜用專用總線。8( )存儲器采用單體單字，還是多體交叉并行存取，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)是透明的。10. ( )從軟硬功能分配看，靜態(tài)流水線把功能負擔(dān)較多地加到硬件上，而動態(tài)流水線則較多地加到軟件上，以提高流

16、水的效能。3( )在集中式定時查詢方式中，共享總線的部件都有各自的一對總線請求和總線準許線。4( )頁面失效請求可以在每條指令執(zhí)行到末尾時檢測，以便在此時看是否調(diào)頁。 3、若Cache未命中，應(yīng)將程序掛起，同時調(diào)塊。（ ）5、只要將子過程進一步細分，就可以使流水吞吐率進一步提高。（ ）1系統(tǒng)是否設(shè)浮點運算指令，對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。（ 錯 ）2基址尋址支持程序的動態(tài)再定位，變址尋址支持程序的循環(huán)。（ 對 ）存儲轉(zhuǎn)發(fā)尋徑：在存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位，每個結(jié)點有一個包緩沖區(qū)。包從源結(jié)點經(jīng)過一系列中間結(jié)點到達目的結(jié)點。當一個包到達一個中間結(jié)點時，它首先被存入緩沖區(qū)，當所要求的輸出通道和

17、接收結(jié)點的包緩沖區(qū)可使用時，然后再將它傳送給下一個結(jié)點。1系列機所謂系列機是指在一個廠家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的機器。系列機方法能夠在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機器之間實現(xiàn)軟件移植。5MIPSMIPS= =6MFLOPSMFLOPS=7命中率存儲器替換策略命中率是為存儲器層次結(jié)構(gòu)中任意兩個相鄰層次而定義的一個概念，當在Mi中找到一個信息項時，稱之為命中，反之稱之為缺失。在Mi層的命中率就是信息項可在Mi中找到的概率。11存儲轉(zhuǎn)發(fā)尋徑在存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中包是信息流的基本單位，每個結(jié)點有一個包緩沖區(qū)。包從源結(jié)點經(jīng)過一系列中間結(jié)點到達目的結(jié)點。當一個包到達一個中間結(jié)

18、點時，它首先被存入緩沖區(qū)，當所要求的輸出通道和接收結(jié)點的包緩沖區(qū)可使用時，然后再將它傳送給下一個結(jié)點。13 靜態(tài)流水線在同一時間內(nèi)，多功能流水線中的各個功能段只能按照一種固定的方式連接，實現(xiàn)一種固定的功能。只有當按照這種連接方式工作的所有任務(wù)都流出流水線之后，多功能流水線才能重新連接，以實現(xiàn)其他功能。14存儲器帶寬存儲器帶寬為存儲器在連續(xù)訪問時的數(shù)據(jù)吞吐速率。帶寬的單位通常是每秒鐘傳送的位數(shù)或字節(jié)數(shù)。15Amdahl定律：系統(tǒng)中對某一部件或某種執(zhí)行方式取采了改進后，整個系統(tǒng)性能的提高與兩種因素有關(guān)（1）改進部分的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例有關(guān)；（2）與改進部分在采用改進措施后比較有改進措施前

19、性能提高的倍數(shù)有關(guān)。：加速比：改進部分的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例：改進部分在改進前的性能與改進后的性能之比，（也就是改進部分性能提高的倍數(shù)）1. 結(jié)構(gòu)相關(guān)當指令在流水線中重疊執(zhí)行時，流水線有可能改變指令讀/寫操作的順序（2分），使得讀/寫操作順序不同于它們非流水實現(xiàn)時的順序（2分），將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)2. 程序的局部性原理程序在執(zhí)行時所訪問的地址不是隨機的，而是相對簇聚（3分）；這種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分（1分）。3. CPI指令時鐘數(shù)（Cycles per Instruction）（4分）。4. 并行性：包含同時性和并發(fā)性.是指在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。5

20、. 組相聯(lián)映象：主存中的每一塊只能映象到Cache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i mod 2ncb塊的位置上。6. 模擬:用一種機器語言解釋另一種機器語言的方式.仿真:用微機解釋機器語言的方式。 （4分）17、 Flynn分類法：計算機系統(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：SISD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多指令流多數(shù)據(jù)流。18、 物理地址cache存儲系統(tǒng)：物理地址cache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

21、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，并講述其原因。時間上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很可能是現(xiàn)在正在使用的信息，這主要是由程序的循環(huán)和堆棧等造成的。 空間上的局部性指的是最近的將來要用到的信息很可能與現(xiàn)在正在使用的信息在空間上是相鄰或相近的，這主要是由于指令通常是順序執(zhí)行的和數(shù)據(jù)是集簇存放所造成的。15、 簡述流水線技術(shù)的特點流水過程由多個相聯(lián)系的子過程組成，每個過程稱為流水線的級或段。流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時序過程。13、 簡述SIMD計算機的分布式存儲器

22、與共享存儲器的異同。SIMD計算機的分布式存儲器與共享存儲器的相同點都存在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。不同點式在共享內(nèi)存方案中，共享的多體并行存儲器通過對準網(wǎng)絡(luò)與各處理單元相連。在分布內(nèi)存方案中，每個處理單元有自己的本地存儲器，處理單元有自己的本地存儲器，處理單元之間的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)尋徑網(wǎng)絡(luò)完成。15、 程序中有哪兩類相關(guān)，分別可以采取什么方法來解決？(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，如果用到的指令、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)行完成，并把結(jié)果寫到主存或通用寄存器中之后，本條指令才能開始執(zhí)行?？梢圆扇≡O(shè)置專用數(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

23、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)?？梢圆扇§o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、 簡述超標量處理機的特點超標量處理機一般具有多于一條的流水線，一臺m度的超標量處理機可同時發(fā)射m條指令，指令的發(fā)射等待時間為1個時鐘，指令的并行度為m。12、 數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系是什么？在設(shè)計一個計算機系統(tǒng)時，確定數(shù)據(jù)表示的原則主要有哪幾個？數(shù)據(jù)類型有多種多樣，如文件、圖、表、樹、陣列、隊列、鏈表、棧、向量、串、實數(shù)、整數(shù)、布爾數(shù)、字符等。數(shù)據(jù)表示研究的是計算機硬件能夠直接識別，可以被指令系統(tǒng)直接調(diào)用的那些數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的是面

24、向系統(tǒng)軟件，面向應(yīng)用領(lǐng)域所需要處理的各種數(shù)據(jù)類型，研究這些數(shù)據(jù)類型的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并給出相應(yīng)的算法。確定哪些數(shù)據(jù)類型用數(shù)據(jù)表示來實現(xiàn)的原則主要有三個，一是縮短程序的運行時間，二是減少CPU與主存儲器之間的通信量，三是這種數(shù)據(jù)表示的通用性和利用率。16、 實現(xiàn)軟件移植的主要途徑有哪些？它們存在什么問題？適用于什么場合？（1） 采用系列機方法，只能在具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各種機器之間實現(xiàn)軟件移植，一般是一個廠家生產(chǎn)的機器（2） 采用模擬與仿真的方法，可在不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間相互移植軟件，對于使用頻率較高的指令，盡可能用仿真方法以提高運算速度，而對于使用頻率低且難于用仿真實現(xiàn)的指令則用

25、模擬方法來實現(xiàn)。（3） 采用統(tǒng)一的高級語言方法，可以解決結(jié)構(gòu)相同或完全不同的各種機器上的軟件移植，但是，要統(tǒng)一高級語言，語言的標準化很重要，但難以在短期內(nèi)解決。1設(shè)計RISC機器可采用的基本技術(shù)有哪些？設(shè)計RISC機器的基本技術(shù)：按設(shè)計RISC機器的一般原則來精選和優(yōu)化設(shè)計指令系統(tǒng)；邏輯上采用硬聯(lián)組合電路為主，適當輔以微程序控制；在CPU內(nèi)設(shè)置大量寄存器，采用重疊寄存器組的窗口；指令采用重疊和流水的方式解釋，采用延遲轉(zhuǎn)移；優(yōu)化設(shè)計高質(zhì)量的編譯程序。19簡述計算機系統(tǒng)設(shè)計中軟硬件取舍3原則。1） 在現(xiàn)有器件的條件下，系統(tǒng)要有較高的性能價格比；2） 不要不合理地限制各種組成、實現(xiàn)技術(shù)的采用；3）

26、硬件的設(shè)計要考慮如何為軟件提供更好的支持。2. 簡述RISC結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。(1) 選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；(2) 每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；(3) 所有指令長度均相同；(4) 只有Load和Store操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之間進行(5) 以簡單有效的方式支持高級語言。3. 解決流水線結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法有哪些？（1） 流水化功能單元（2） 資源重復(fù)（3） 暫停流水線4.組相聯(lián)Cache比相同容量的之直接映象Cache的失效率低。由此是否可以得出結(jié)論：采用組相聯(lián)Cache一定能帶來性能上的提高？為什么？答：不一定。因為組相聯(lián)命中

27、率的提高是以增加命中時間為代價的，組相聯(lián)需要增加多路選擇開關(guān)。11、一條流水線連接圖如下所示，畫出100條指令連續(xù)通過該流水線的時空圖，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T06100600ns采用流水方式執(zhí)行的時間為T1399+6=303加速比ST0/T1600/303=1.9812、13、雙輸入端的加、乘雙功能靜態(tài)流水線有1、2、3、4四個子部件，延時分別為t, t, 2t, t，“加”由124組成，“乘”由134組成，輸出可直接返回輸入或鎖存?，F(xiàn)執(zhí)行（1） 畫出流水時空圖，標出流水線入端數(shù)據(jù)變化情況。（2） 求運算全部完成所需的時間和流水線效率。（3） 找出瓶頸子過程并將其細分，重新畫出時空圖并計算流水時間和效率。部件 結(jié)果輸入a1 a2 a3 a4 a1+b1 a2+b2 a3+b3 a4+b4 b1 b2 b3 b4 c1 c2 c3 c4 t4321（1）（2）由上圖可知，全部運算完的時間是23t。 （3）43-23-121輸入a1 a2 a3 a4 a1+b1 a2+b2 a3+b3 a4+b4 b1 b2 b3 b4 c1 c2 c3