《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題A

第第6頁(yè)共2頁(yè)一.簡(jiǎn)要回答下列各題

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)練習(xí)題A什么是翻譯？什么是解釋？CISCRISC？CISC指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是什么？AmdahlRISC流水技術(shù)有哪些特點(diǎn)？什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)？CISC簡(jiǎn)述流水寄存器的作用。3簡(jiǎn)述“Cache－主存”層次的四個(gè)基本問(wèn)題。二.選擇題（請(qǐng)選擇一個(gè)最為準(zhǔn)確的答案）關(guān)于流水線的下列說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：流水線能夠提高吞吐率流水線提高了器件的利用率流水線提高了單個(gè)任務(wù)的處理速度消除流水線瓶頸的方法有瓶頸段細(xì)分方法和瓶頸段重復(fù)設(shè)置方法”寄存器換名技術(shù)可以減少如下相關(guān)帶來(lái)的暫停：（a）讀后寫(xiě)相關(guān)（b）結(jié)構(gòu)相關(guān) （c）寫(xiě)后讀相關(guān) （d）控制相關(guān)假設(shè)對(duì)于DLXIFID（E（ME、寫(xiě)寄存器五段組成。在一個(gè)時(shí)鐘周期中對(duì)同一個(gè)寄存器的讀操作和寫(xiě)操作可以通過(guò)寄存器文件定向EXMEM段檢測(cè)分支條件。SUBR4,R3,R2和BNEZR4,LOOP之間應(yīng)暫停的周期數(shù)為：（a）3 （b）2 （c）1 （d）0虛擬存儲(chǔ)器中，可采用如下映像規(guī)則：（a）直接映像（b）組相聯(lián)映像 （c）全相聯(lián)映像 （d）上述三者均可在頁(yè)式管理的虛擬存儲(chǔ)器中，如果沒(méi)有快表來(lái)完成？（a）3 （b）2 （c）1 （d）0三.填空題系列機(jī)的軟件兼容包括（（（）和（）四個(gè)方面。大多數(shù)RISC機(jī)器的CPU中都設(shè)有大量寄存器讓每個(gè)過(guò)程使用一個(gè)有限量的寄存器窗口并各過(guò)程的寄存器窗口（ 。流水線中的相關(guān)主要分為以下3（（）和數(shù)據(jù)相關(guān)，其中數(shù)據(jù)相關(guān)又分為如下3（（）和（。（）和（。（（（（）和（6、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是（ （ ）和（ 。從執(zhí)行程序的角度來(lái)看，并行性等級(jí)從低到高可分為指令內(nèi)部并行（ （ （ 。按照流水的粒度級(jí)別，流水線可以分為（ （ ，和（ 。消除流水線的瓶頸段的方法有（ ）和（ ）2種。能夠改變控制流的指令包括（ ，過(guò)程返回（ （ 。為便于Cache查詢和內(nèi)存訪問(wèn)，CPU發(fā)出的訪存地址被按位劃分為（ ，（ ）和（ ）3個(gè)部分。評(píng)價(jià)I/O系統(tǒng)性能的參數(shù)主要有連接特性I/O系統(tǒng)容量（ （ 四、某計(jì)算機(jī)主存為采用兩路組相聯(lián)映像，指令Cache容量為每個(gè)塊為在該機(jī)執(zhí)行如下循環(huán)程序：OK:LDF2，0(R1)MULTDF4，F(xiàn)2，F(xiàn)0LDF6，0(R2)ADDDF6，F(xiàn)4，F(xiàn)6SD0(R2)，F(xiàn)6ADDIR1，R1，#8ADDIR2，R2，#8SGTIR3，R1，DONEBEQZR3，OK每條指令長(zhǎng)度均為4B，程序執(zhí)行前指令Cache的內(nèi)容為空，Cache采用LRU替換算法。0010100000Cache號(hào)標(biāo)識(shí)，以及其組內(nèi)塊號(hào)；20Cache命中率為多少？《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》練習(xí)題A答案一、1. N＋1NNN＋1級(jí)程序。N＋1NN＋1令，如此重復(fù)進(jìn)行。6．CISC：按增強(qiáng)指令功能，由軟件功能向硬件功能轉(zhuǎn)移的原則設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)。RISCCISC指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是盡量增強(qiáng)指令功能，將軟件功能向硬件功能轉(zhuǎn)移。3.簡(jiǎn)述Amdahl定律答：Amdahl定律：加快某部件執(zhí)行速度所獲得的系統(tǒng)性能加速比，受限于該部件在系統(tǒng)中所占的比例?？偡诸}號(hào)總分題號(hào)一二三四五核分人題分負(fù)責(zé)人得分的設(shè)計(jì)原則是什么？（1）選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令。每條指令的功能應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。所有指令長(zhǎng)度均相同。loadstore以簡(jiǎn)單、有效的方式支持高級(jí)語(yǔ)言。5.流水技術(shù)有哪些特點(diǎn)？答：（1）流水過(guò)程由多個(gè)相聯(lián)系的子過(guò)程組成，每個(gè)過(guò)程稱為流水線的“級(jí)”或“段”。每個(gè)子過(guò)程由專用的功能段實(shí)現(xiàn)。各個(gè)功能段所需時(shí)間應(yīng)盡量相等。期(拍)流出一個(gè)結(jié)果。6、什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)？答：從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的角度，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成以下多級(jí)層次結(jié)構(gòu)：從下到上分成微程序級(jí)、機(jī)器語(yǔ)言級(jí)、操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、應(yīng)用語(yǔ)言。7、CISC存在的主要問(wèn)題。指VLSI增大。8、簡(jiǎn)述流水寄存器的作用。答：1.將各段的工作隔開(kāi)，使其不互相干擾；2.保存各段處理結(jié)果；3.向后傳遞后面將要用到的數(shù)據(jù)或者控制信息。9、簡(jiǎn)要說(shuō)明提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的3種技術(shù)途徑，并各舉一例。3間重疊使多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，重疊輪流使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，提高硬件利用率，縮短執(zhí)行時(shí)間，如指令流水線處理機(jī)；資源重復(fù)通過(guò)重復(fù)設(shè)置硬件資源來(lái)提高性能，例如，陣列處理機(jī)；資源共享利用軟件方法讓多個(gè)用戶共享同一套資源，提高系統(tǒng)資源利用率和性能，如多處理機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)群系統(tǒng)。10、簡(jiǎn)述“Cache－主存”層次的四個(gè)基本問(wèn)題。答：映像規(guī)則：當(dāng)把一個(gè)塊從主存調(diào)入cache中，可以放在哪些位置上。包括全相聯(lián)，直接映像和組相聯(lián)。Cache替換算法：當(dāng)發(fā)生不命中，且高一層存儲(chǔ)器已滿時(shí)，應(yīng)替換哪一塊。寫(xiě)策略：當(dāng)進(jìn)行寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行哪些操作。1.C

2.A 3.C 4.C 5.B三．向上兼容向下兼容向前兼容向后兼容部分重疊）結(jié)構(gòu)相關(guān)控制相關(guān)寫(xiě)后讀相關(guān)寫(xiě)后寫(xiě)相關(guān)讀后寫(xiě)相關(guān)寫(xiě)直達(dá)法寫(xiě)回法程序查詢方式中斷方式DMA方式通道方式I/O處理機(jī)方式6、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是（大概率事件優(yōu)先原則（部性原理）和（Amdahl定律。7（指令級(jí)并行（線程級(jí)并行（過(guò)程級(jí)并行（作業(yè)級(jí)并行。（部件級(jí)流水線（指令級(jí)流水線（處理機(jī)間流水線。消除流水線的瓶頸段的方法有（細(xì)分瓶頸段）和（重復(fù)設(shè)置瓶頸段種。（過(guò)程調(diào)用（分支指令（跳轉(zhuǎn)指令。為便于Cache查詢和內(nèi)存訪問(wèn)，CPU發(fā)出的訪存地址被按位劃分為（標(biāo)識(shí)（索引）和（偏移）3個(gè)部分。12I/OI/O（響應(yīng)時(shí)間）和（吞吐量。Cache在該機(jī)執(zhí)行如下循環(huán)程序：OK: LDMULTDLDADDDSDADDIADDISGTIBEQZ

F2，0(R1)F4，F(xiàn)2，F(xiàn)0F6，0(R2)F6，F(xiàn)4，F(xiàn)60(R2)，F(xiàn)6R1，R1，#8R2，R2，#8R3，R1，DONER3，OK每條指令長(zhǎng)度均為4B，程序執(zhí)行前指令Cache的內(nèi)容為空，Cache采用LRU替換算法。0010100000Cache號(hào)標(biāo)識(shí)，以及其組內(nèi)塊號(hào)；20Cache1）Cache主存0Cache主存000101000000組101組1I1I2I3I4I5I6I7I8I9主存區(qū)號(hào)標(biāo)示Cache塊號(hào)00101000010101001011000101110011000由映像圖可見(jiàn)，退出循環(huán)前0組0塊對(duì)應(yīng)主存區(qū)號(hào)標(biāo)識(shí)為0011000組1塊對(duì)應(yīng)主存區(qū)號(hào)標(biāo)識(shí)為0010101組0塊對(duì)應(yīng)主存區(qū)號(hào)標(biāo)識(shí)為0010101組1塊對(duì)應(yīng)主存區(qū)號(hào)標(biāo)識(shí)為001011………………（2）循環(huán)20次