计算机体系结构试卷A

《计算机系统结构A卷》

一、填空题(每小题1.5分，共30分)。

1．计算机体系结构是指程序员所必须了解的概念性结构与功能特性。

2. 计算机提高并行性的主要技术途径有、资源重复和资源共享。

3. 多处理机系统的分工方式有三种，是同构型多处理机系统的分工方式。

4. 计算机系统在功能和结构上最显著的特征是。

5．相近的两条指令，后面指令操作数的地址由前面指令的执行结果来决定，使得后面的指令不能在流水线上顺畅的流动，该流水线相关称为。

6．先行控制方式实现的关键技术包括缓冲技术和。

7．流水线全局相关又称，其影响范围比局部相关要大。

8. 引起非线性流水线流水段冲突的启动距离称为。

9. 互连网络中任一端口到另一端口传输信息的最大速率称为，单位为MB/s。

10. N=8的Omega网络共有 2×2的开关。

11. 动态互联网络的互联形式有总线、交叉开关和。

12. 虚拟通道是由源结点的片缓冲区、和接收点的片缓冲区等组成。

13．数据表示是指的数据类型。

14. 指令操作码编码有三种方法，从信息冗余量最小来看，编码是最好的；从编码规整性来看，定长码是最好的。

15. 在RISC中，技术是为了解决程序中大量执行CALL指令而出现的现场保护问题。

16. 指令发射包括启动指令进入取指阶段和启动指令进入执行阶段两种，启动指令进入取指阶段可分为单发射和。

17. 按照Cache不命中产生原因不同来分，Cache不命中可分为强制不命中、

和冲突不命中。

18．高速缓冲存贮器是为解决主存满足不了计算机系统要求提出来的。

19. 在两级Cache中，第级Cache的局部不命中和全局不命中是相等的。

20．相联存储器是按存储字的寻址访问的。

二、简答题(每小题6分，共30分)。

1．什么是并行性？常用的并行性度量标准有哪几个？

2. 衡量线性流水线的性能指标有哪些？写出在各功能段执行时间相等时性能指标之间的关系式。

3. 什么是静态互联网络？静态互联网络依据维数来划分可分为哪几种？

4. 简述RISC结构的主要特点。

5. 什么是并行存储器？并行存储器有哪几种类型？

三、分析题(第一小题8分，第二小题10分，共18分)。

1. 假定有多个加法器的流水线处理机，3条连续指令组成的程序代码如下：

ADD R1，R2，R4 ；R1←（R2）＋（R4）

I

1

ADD R2，R1，1 ；R2←（R1）＋1

I

2

I3 SUB R1，R4，R5 ；R1←（R4）－（R5）

该程序代码中存在哪些数据相关。若只有一个加法器，还会存在哪些相关。

2. 在有16个处理器的均匀洗牌网络中，若要使第1号处理器与第15号处理器相连，需要经过多少次均匀洗牌和交换置换。为什么？并写出置换过程。

四、计算题(第一小题10分，第二小题12分，共22分)。

1. 有一台计算机，不同类型指令在理想Cache（无访问失败）与实际Cache （有访问失败）两种情况下的性能如下表。求理想Cache相对于实际Cache的加速比？

指令类型出现频率理想CacheCPI 实际CacheCPI

运算指令 40% 1 3

取数指令 20% 2 8

存数指令 15% 2 8

控制指令 25% 2 4

2. 在“Cache一主存”存储层次中，主存容量为8个块，Cache容量为4个块，采用组相联映象，组内块数为2块，每块有16个单元。假设主存中内容一开始未

装入Cache中，主存块地址流为1，2，4，1，3，7，0，1，2，5，4，6，4，7，2。

（1）若采用LRU替换算法，指出块命中的时刻，计算Cache的块命中率。

（2）若在程序执行过程中，每从主存装入一个块到Cache或命中Cache中的一个块，平均要对这个块访问14次，计算在这种情况下的Cache字命中率。