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《计算机体系结构》参考答案B卷 一．简要回答下列各题（共20分，每小题4分） 1．软件和硬件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？ （1）等效性：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，即软件的功能可用硬件或固件完成；硬件的功能也可用软件模拟完成。 （2）不等效性：软件和硬件实现的性能价格比不同，实现的难易程度不同。 2．透明性的概念？系列机的概念？ 透明性是指某一事物或属性实际存在，但从某种角度来看好象不存在，或者说看不出来。 系列机是指具有相同体系结构、但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 3．列举流水线的3种相关及2种解决办法。 结构相关：P86 数据相关：P86 控制相关：P86 气泡（延迟）法，直接通路（定向）法 4．列举Cache-Memory存储层次中2种写策略方法、2种写分配方法。 写直达法：P183 写回法：P183 按写分配法：P183 不按写分配法：P183 5．列举3种通道类型 字节多路通道：P269 数组多路通道：P269 选择通道：P269 二．选择题（请选择一个最为准确的答案，共12分，每小题2分）。 计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为 （C） 。 A．高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，操作系统机器级，应用语言机器级，微程序机器级 B．高级语言机器级，应用语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级 C．应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级 D．应用语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级 计算机系统结构设计时遵循三个软硬件取舍原则，但 （D） 不在原则之中。 A．系统在现有硬件条件下有高的性能价格比 B．不要限制组成和实现技术的采用 为软件设计提供更多更好的硬件支持 D．尽量发挥软件的优势 3．指令系统的改进以不删除原有指令系统为前提，通过增加少量强功能新指令代替常用指令串，保证了软件 （B） ，提高了编程效率。 A．向前兼容 B．向后兼容 C.向上兼容 D．向下兼容 4. I/O的系统结构直接影响计算机系统的性能，包括主存、CPU利用率、 （D） 、I/O速度和系统的兼容性等。 A．指令执行速度 B．I/O设备容量 C．系统总线 D．系统吞吐量 衡量一个存储器性能可从 ( A ) 方面考虑。 A．容量、速度、价格 B．制造工艺、封装、材料 C．容量、速度、功耗 D．Cache-主存存储层次主存-辅存存储层次辅存-磁带存储层次 程序的局部性包括 两个方面N个子过程组成的流水线中，其结果的输出速度取决于处理时间 的子过程。 流水线吞吐率，效率，最长 四．(10分）若一个动态浮点乘法流水线（如下图所示）每个功能段的时间均为(t，其乘积可直接返回输入端或暂存于相应缓存器中。请画出实现A(B(C(D的时空图，并求出该流水线的吞吐率TP、加速比SP和效率E。 吞吐率TP、加速比SP和效率E（15分）某计算机指令和数据的长度均为32位，CPU和存储器之间的数据宽度也为32位。在CPU中执行一次算术运算的时间为100ns，访问一次存储器的时间为300ns，读/写通用寄存器的时间忽略不计。请分别按下述各种情况计算执行一条算术运算指令和一条取数/存数指令的最小时间（假设取数/存数指令在前），并画出指令执行示意图。 （1）指令顺序执行，指令和数据存放在一个存储器中；（2）设置指令流水线，指令和数据放在一个存储器中；（3）设置指令流水线，有独立分开的指令存储器和数据存储器。 （1）指令顺序执行，指令和数据存放在一个存储器中； （2）设置指令流水线，指令和数据放在一个存储器中； （3）设置指令流水线，有独立分开的指令存储器和数据存储器。 （15分）某计算机主存为1KB，采用两路组相联（2-Way）映像，指令Cache容量为32B，每个块为8B。在该机执行如下循环程序： OK: LD F2，0(R1) MULTD F4，F2，F0 LD F6，0(R2) ADDD F6，F4，F6 SD 0(R2)，F6 ADDI R1，R1，#8 ADDI R2，R2，#8 SGTI R3，R1，DONE BEQZ R3，OK 每条指令长度均为4B，程序执行前指令Cache的内容为空，Cache采用LRU替换算法。 （1）假设该程序加载道0010100000地址上，