体系结构复习题

名词解释：

1.计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概论性机构与

功能特性。

2.CISC：复杂指令集计算机。

3.定向技术：流水线中将计算结果从其产生的地方直接送到真正需要它的地

方，而不是从寄存器文件读出使用，他是一种解决数据相关，避免流水线暂停的技术。

4.指令级并行:并行执行两条或两条以上的指令。

5.多级存储层次：采用不同技术实现的存储器，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。

6.系统加速比

7.RISC

8.动态流水线

9.指令的动态调度

10.全相联映象

11.Amdahl定律

12.寻址方式

13.静态流水线

14.前瞻执行

15.替换算法

16.紧密耦合系统

17.通用寄存器型机器

18.数据相关

19.写后读冲突

20.分支目标缓冲

21.存储程序计算机

22.松散耦合系统

23.处理机间流水线

24.分段开采

25.全相联映象

判断题

26.（√）执行时间不是唯一的性能指标，但它是最普遍的性能表示形式。

27.（）MIPS和MFLOPS是计算机性能衡量的两个可靠指标。

28.（）程序的空间局部性指程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用

的信息。

29.（√）响应时间必须通过运行“真实程序”获得。

30.（）基准程序能够完全预测一个程序在计算机上的运行性能。

31.（）DLX流水线中，所有数据相关都可以通过定向技术解决。

32.（）强制性失效和容量失效也受相联度的影响。

33.（√）伪相联cache具有快速命中与慢速命中两种命中时间。

34.（√）Cache命中时间往往会直接影响到处理器的时钟频率。

35.（√）Cache失效中必定包含强制性失效。

36.（×）根据Moore定律，DRAM的周期时间是每三年降低四倍。

37.（×）RISC结构的机器性能一定要比CISC结构的机器性能高。

38.（√）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。

39.（×）程序在向量计算机上运行，不会出现数据相关和结构相关。

40.（√）随着时间的推移，计算机系统的成本会逐渐降低。

41.（√）在DLX流水线中，可以在ID段检测所有数据相关。

42.（×）容量失效却随着容量的增加而增加。

43.（×）预取必须和正常访存操作并行才有意义。

44.（√）采用容量小、结构简单的Cache会减小cache的命中时间。

45.（×）Cache失效中必定包含容量失效。

46.（×）MIPS是测量计算机性能的一致性指标。

47.（×）平均每条指令的执行周期数（CPI）与程序无关。

48.（×）Amdahl定律中“可改进比例”指可改进部分在改进系统计算时

间中所占的比例。

49.（×）通过操作系统的多进程技术可以完全回避I/O处理时间的问题。

因为当一个进程在等待I/O处理的时候，另外的一些进程可以在CPU上运行。

50.（）MIPS和MFLOPS都可以用来准确地评价计算机系统的性能。

51.（√）编译器可以通过重新排列代码的顺序来消除相关引起的暂停。

52.（√）2:1的Cache经验规则说明容量为N 的直接映象Cache的失效率

约等于大小为N/2 的两路组相联Cache的失效率。

53.（√）预取必须和正常指令的执行并行才有意义。

54.（×）Cache失效中必定包含冲突失效。

55.（√）写操作流水化会减小cache的命中时间。

56.（√）在计算机性能测量中，调和平均的含义是单位时间机器能够执行

的程序数。

57.（√）CPU性能公式中指令条数（IC）与指令集格式和编译器有关。

58.（√）Amdahl定律中“部件加速比”指可改进部分改进以后性能的提

高。

59.（×）在Cache中，只要增加块容量，一定可以减小失效率。

60.（√）现代CPU中已经没有堆栈型和累加器型的指令集结构。

61.（√）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。

62.（√）一些降低失效率的方法会增加命中时间或失效开销。

63.（√）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。

64.（√）组相联或直接映象Cache中才可能存在冲突失效。

65.（√）素数模法是避免存储体冲突的一种方法。

66.（×）根据Moore定律，DRAM的周期时间是每三年降低四倍。

67.（×）RISC结构的机器性能一定要比CISC结构的机器性能高。

68.（√）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。

69.（×）程序在向量计算机上运行，不会出现数据相关和结构相关。

70.（√）随着时间的推移，计算机系统的成本会逐渐降低。

71.（√）在DLX流水线中，可以在ID段检测所有数据相关。

72.（×）容量失效却随着容量的增加而增加。

73.（×）预取必须和正常访存操作并行才有意义。

74.（√）采用容量小、结构简单的Cache会减小cache的命中时间。

75.（×）Cache失效中必定包含容量失效。

简答题

76.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？

77.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？

78.简述流水线技术的特点。

79.地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？

80.同步总线和异步总线各有什么优缺点？

81.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。

82.指令集应满足哪几个基本要求？

83.简述先行控制的基本思想。

84.简述减小Cache失效开销的几种方法。

85.简述通道完成一次数据传输的主要过程。

86.试说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系。

87.简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。从当前的计算机技术观点

来看，CISC指令集结构的计算机有什么缺点？

88.减少流水线分支延迟的静态方法有哪些？

89.简述Tomasulo算法的基本思想。

90.通过编译器对程序优化来改进Cache性能的方法有哪几种？简述其基

本思想。

分析说明题

91.指令的执行可采用顺序执行、重叠执行和流水线三种方式，是分析说

明它们的主要区别及优缺点。

92.分别从执行程序的角度和处理数据的角度来说明计算机系统中并行性

等级从低到高可分为哪几级？

93.试说明存储层次设计要解决的四个问题。

计算题

94.某台主频为400MHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执