体系结构

·第一章

一．选择填空

1. 计算机系统的多级层次结构从上到下的顺序分别是用户、高级程序

员、

湖边语言程序员、机器语言程序员、逻辑设计员和硬件维护员。

2. 以往对计算机系统的设计方法有、、和。

3. 解决软件可移植的办法有系列机、模拟和仿真和统一的高级语言。

4. 计算机中的两种信息流是指令流和数据流，计算机系统按流分类可分

为单指令单数据流、单指令多数据，多指令单数据流、和多指令多数据流。

5. 冯·诺依曼机以为运算器中心。

6. 系列机软件应做到( B )。

A、向前兼容，并向上兼容

B、向后兼容，力争向上兼容

C、向前兼容，并向下兼容

D、向后兼容，力争向下兼容

6．推出系列机的新机器，不能更改的是( a )。

A、原有指令的寻址方式和操作码

B、系统总线的组成

C、数据通路宽度

D、存贮芯片的集成度

8．不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括( b )。

A、用统一的高级语言

B、用统一的汇编语言

C、模拟

D、仿真

9．在计算机系统的多级层次结构中，单条指令执行速度最快的一级是（c ）。

A、L5（应用语言）级

B、L2（操作系统）级

C、L1（机器语言）级

D、L0（微程序）级

10．在计算机系统的多级层次结构中，单条指令功能最强的一级是（）。

A、L5（应用语言）级

B、L2（操作系统）级

C、L1（机器语言）级

D、L0（微程序）级

二、名次解释

1. 计算机系统结构:程序设计者所看到的一个计算机系的属性，即概念性结构和功能特性

2. 透明性：在计算机技术中，一种本来存在的是我或属性，从某种角度看似乎不存在。

3. CPI：每条指令的平均时钟周期

4. ICP

5. MIPS：百万指令每秒

6. MFLOPS：百万浮点数指令每秒

三、综合题

1. 某部件的处理时间仅为整个运行时间的40%，如果将该部件的处理速度加快到10

倍，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？

答：s=1/((1-0.4)+0.4/10)=1.56

2. 采用哪种实现技术来求浮点数平方根FPSQR的操作对系统性能影响较大. 假设FPSQR

操作占整个测试程序执行时间的20%.一种实现的方法是使FPSQR 操作的速度加快到10倍.另外一种方法是使所有浮点数据指令FP的速度加快到2倍,假设FP指令占整个执行时间的50%.请比较这两种设计方案.

3. 如果FP操作的比例是25%,FP的平均CPI=4,其它指令的平均CPI=1.33,FPSQR操

作的比例为2%, FPSQR的平均CPI=20.假设有两种设计方案,分别把FPSQR和FP 的CPI均减为2.试利用CPU的性能公式比较这两种方案哪种好。

4. 解决软件可移植性问题的方法有哪些？

第五章

一、选择填空

1. 先行控制技术主要包括超流水线处理机和超标量处理机。

2. 先行控制方式的处理机结构主要包括先行指令缓冲栈、先行操作栈、先行读数栈和后写读数栈四个缓冲栈。

3. 非线性流水线一般用连接图和预约表共同表示。

4.向量链接特性中的相关（）。

A、不利于流水线性能的提高

B、会降低流水线的FLOPS

C、有利于流水线性能的提高

D、避免相关出现

5.静态流水线（）。

A、固定的单功能流水线

B、是多功能流水线

C、同一时刻只能组成一条的流水线

D、也是均匀流水线

6.动态流水线是（）。

A、在同一时刻可组成数条流水线

B、标量流水线

C、不同时刻只能组成一条不同的流水线

D、向量流水线

7.能顺利流水的关键是（）。

A、一条指令分为几个过程段

B、要有相关发生

C、各过程段时间要尽量相等

D、只处理一个结果

8.数相关是指相邻指令之间需要（）。

A、同一个功能部件

B、同一个源寄存器

C、同一个目的寄存器

D、等待结果

9.能进行向量链接的必要条件是各向量指令之间（）。

A、有相关

B、无相关

C、有功能部件冲突

D、有寄存器冲突

二、名次解释

1. 线性流水线

2. 非线性流水线

3. 静态流水线

4. 动态流水线

5. 流水线的吞吐率

6. 流水线的加速比

7. 流水线的效率

8. 超标量处理机

9. 超流水线处理机

10. 超标量超流水线处理机

三、综合题

1. 提高指令执行速度的途径有哪些？

2. 先行控制方式的处理机结构主要包括哪些缓冲栈？各自的作用是什么？

3. 什么是数据相关？常用的解决方法有哪些？

4. 转移预测技术有哪些？

5. 什么是短循环程序？

6. 开门指令的主要功能是什么？

7. 流水线的特点是什么？

8. 用一条4段浮点加法器流水线求8个浮点数的和：Z＝A＋B＋C＋D＋E＋F＋G＋H，画

出流水线的时空图，并计算流水线的吞吐率、加速比和效率。

9. 一条4功能段的非线性流水线，每个功能段的延迟时间都相等，它的预约表如下：

(1)写出流水线的禁止向量和初始冲突向量。

(2)画出调度流水线的状态图。

(3)求最小启动循环和最小平均启动距离。

(4)求平均启动距离最小的恒定循环。

10. 对超标量处理机、超流水线处理机和超标量超流水线处理机的性能进行比较，并说明原因。

第六章

一、填空选择

1. 向量处理方式有、和三种。

2. 向量计算机主要采用和两种结构。

二、名次解释

三、综合题

1. 向量处理机系统结构设计的目标有哪些？

2. 提高向量处理机性能的常用技术有哪些？

第八章

一、填空选择

1. SIMD计算机的基本结构有和两种。

二、名次解释

三、综合题

1. SIMD计算机的特点有哪些？

第九章

一、填空选择

1. SIMD计算机的基本结构有和两种。

二、名次解释

三、综合题