体系结构复习题.docVIP

名词解释： 计算机系统结构 传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 是计算机的的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性，主要研究计算机系统的基本工作原理，以及在硬件、软件界面划分的权衡策略，建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。 CISC 复杂指令系统计算机，即机器指令系统变得越来越庞杂，这就是所谓的CISC指令系统。 定向技术 指令级并行 多级存储层次 采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，各存储器之间一般满足包容关系，即任何一层存储器中的内容都是其下一层（离CPU更远的一层）存储器中内容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。 系统加速比 完成一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比（Speedup ratio）。 RISC 精简指令系统计算机，这种系统中，尽量简化指令功能，只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完成指令，较复杂的功能用一段子程序来实现。 动态流水线写后读冲突分段开采 （ ）CPU性能公式中指令条数（IC）与指令集格式和编译器有关。 （ ）Amdahl定律中“部件加速比”指可改进部分改进以后性能的提高。 （ ）在Cache中，只要增加块容量，一定可以减小失效率。 （ ）现代CPU中已经没有堆栈型和累加器型的指令集结构。 （ ）向量处理机用每秒取得多少浮点运算结果来衡量机器速度，以MFLOPS作为测量单位。 （ ）一些降低失效率的方法会增加命中时间或失效开销。 （ ）数据对存储位置的限制比指令的少，因此更便于编译器优化。 （ ）组相联或直接映象Cache中才可能存在冲突失效。 （ ）素数模法是避免存储体冲突的一种方法。 （ ）根据Moore定律，DRAM的周期时间是每三年降低四倍。 （ ）RISC结构的机器性能一定要比CISC结构的机器性能高。 （ ）Amdahl定律揭示的性能递减规则说明如果仅仅对计算机中的一部分做性能改进，则改进越多，系统获得的效果越小。 （ ）程序在向量计算机上运行，不会出现数据相关和结构相关。 （ ）随着时间的推移，计算机系统的成本会逐渐降低。 （ ）在DLX流水线中，可以在ID段检测所有数据相关。 （ ）容量失效却随着容量的增加而增加。 （ ）预取必须和正常访存操作并行才有意义。 （ ）采用容量小、结构简单的Cache会减小cache的命中时间。 （ ）Cache失效中必定包含容量失效。 简答题 计算机系统结构的Flynn分类法是按什么来分类的？共分为哪几类？ 答：Flynn分类法是按照指令流和数据流的多倍性进行分类。把计算机系统的结构分为： （1） 单指令流单数据流SISD （2） 单指令流多数据流SIMD （3） 多指令流单数据流MISD （4） 多指令流多数据流MIMD 区别不同指令集结构的主要因素是什么？根据这个主要因素可将指令集结构分为哪3类？ 答：区别不同指令集结构的主要因素是CPU中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。 简述流水线技术的特点。 答：流水技术有以下特点： （1） 流水线把一个处理过程分解为若干个子过程，每个子过程由一个专门的功能部件来实现。因此，流水线实际上是把一个大的处理功能部件分解为多个独立的功能部件，并依靠它们的并行工作来提高吞吐率。 （2） 流水线中各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线堵塞和断流。 （3） 流水线每一个功能部件的前面都要有一个缓冲寄存器，称为流水寄存器。 （4） 流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断地提供任务，才能充分发挥流水线的效率。 （5） 流水线需要有通过时间和排空时间。在这两个时间段中，流水线都不是满负荷工作。 地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？ (1)全相联映像： 主存中的任何一块可以被放置到cache中的任意一个位置。但其不命中率最低。 (2)直接映像： 主存中的每一个块只能被放置到cache中的唯一位置，不命中率最高，但其实现复杂度和成本增加。 (3)主相联映像： 主存中的每一块可以被放置到Cache中唯一的一个组中的任何一个位置。综合了前两者的优点，但其实现更为复杂度、成本更高。 同步总线和异步总线各有什么优缺点？ 计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。 答：（1）以经常性事件为重点。在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。（2）Amdahl定律。加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。（3）C