《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》綜合自測(cè)題1

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1、精品文檔，僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除000000414姓名_ 專業(yè)名稱_班號(hào)_學(xué)號(hào)_教學(xué)中心_ 密 封 線 電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育考卷（A1卷）(20 年至20 學(xué)年度第 學(xué)期)考試時(shí)間 年 月 日(90分鐘) 課程 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 教師簽名 文軍 大題號(hào)一二三四五六七八九十合 計(jì)得 分注意：所有題目的答案均填涂在答題卡上，寫(xiě)在本試卷上的答案無(wú)效一、填空題（將下列各題正確的答案填入下面的括號(hào)中，每空1分，共20分。）1. Flynn分類法是按指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為（ ）、（ ）、（ ）、（ ） 四類。2. 流水線沖突有三種類型：（ ）、（ ）、（ ）。3.

2、 衡量流水線性能的主要技術(shù)指標(biāo)是（ ）、（ ）和（ ）。4. 從用戶的角度來(lái)看，存儲(chǔ)器的三個(gè)主要指標(biāo)是：（ ）、（ ）和（ ）。5. 對(duì)向量的處理有（ ）、（ ）和（ ）三種方式。6. Cache的地址映象規(guī)則有三種：（ ）、（ ）和（ ），其中（ ）的沖突率最低。二、名詞解釋（每詞3分，共15分）1. 程序局部性原理：2. 相關(guān)：3. TLB：4. 通道處理機(jī)：5. 動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三、問(wèn)答題（每題5分，共25分）1. 從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的角度，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次按功能劃分哪幾級(jí)結(jié)構(gòu)？ 2. 簡(jiǎn)述RISC的優(yōu)缺點(diǎn)。3. 在存儲(chǔ)層次中，替換算法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？4. 寫(xiě)策略主要有哪兩種？它們各

3、有什么優(yōu)點(diǎn)？ 5. 何謂多處理機(jī)的 Cache 一致性問(wèn)題，并簡(jiǎn)述出現(xiàn)這種問(wèn)題的原因。四、計(jì)算題 (共25分)1. （12分）假設(shè)系統(tǒng)某一部件的處理速度加快 9 倍，但該部件的原處理時(shí)間僅為整個(gè)運(yùn)行時(shí)間的 45% ，則采用加快措施后能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？如果部件改進(jìn)后獲得的加速比變?yōu)?SP=5.5 ，問(wèn)改進(jìn)前的執(zhí)行時(shí)間占改進(jìn)后的百分比是多少？2.（13分）已知一個(gè)Cache共有4個(gè)塊，每個(gè)塊大小為4個(gè)字。采用直接映像方式，假設(shè)該Cache的缺失代價(jià)為8個(gè)時(shí)鐘周期。初始時(shí)Cache為空，當(dāng)程序執(zhí)行過(guò)程中訪存的字地址序列為0,7,12,9,16,8,17,0,12,2時(shí),（1）試計(jì)算Cach

4、e的命中率。（2）計(jì)算Cache缺失（不命中）代價(jià)。五、敘述題（15分）試從多角度簡(jiǎn)述 Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)層次與虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)層次的區(qū)別。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)答案一、填空題（每空一分，共20分）1. SISD 單指令流單數(shù)據(jù)流 SIMD單指令流多數(shù)據(jù)流 MISD多指令流單數(shù)據(jù)流 MIMD多指令流多數(shù)據(jù)流2. 結(jié)構(gòu)沖突、 數(shù)據(jù)沖突、 控制沖突3. 吞吐量、 加速比、 效率4. 容量、 速度、 價(jià)格 5. 水平處理、 垂直處理、 分組處理6. 直接映象、 組相連映象、 全相連映象、 全相連映象二、名詞解釋（每詞3分，共15分）1. 程序執(zhí)行時(shí)所訪問(wèn)的存儲(chǔ)器地址分布不是隨機(jī)的，而是相對(duì)地簇聚。程序往往重復(fù)使

5、用它剛剛使用過(guò)的數(shù)據(jù)和指令。2. 兩條指令之間存在某種依賴關(guān)系。如果兩條指令相關(guān)，則它們就有可能不能在流水線中重疊執(zhí)行或者只能部分重疊執(zhí)行。3. 地址變換緩沖器，是一個(gè)專用的高速緩沖器，用于存放近期經(jīng)常使用的頁(yè)表項(xiàng)，其內(nèi)容是頁(yè)表部分內(nèi)容的一個(gè)副本。4. 能夠執(zhí)行有限I/O指令，并且能夠被多臺(tái)外圍設(shè)備共享的小型DMA專用處理機(jī)。5. 根據(jù)需要設(shè)置互連網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)，從而對(duì)結(jié)點(diǎn)之間的連接通路進(jìn)行重新組合，實(shí)現(xiàn)所要求的通信模式。三、問(wèn)答題（每題5分，共15分）1. 2. 優(yōu)點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)化了指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，適合VLSI的實(shí)現(xiàn)。 （2）提高了機(jī)器的執(zhí)行速度和效率。 （3）降低了設(shè)計(jì)成本，提高了系統(tǒng)的可靠性

6、。 （4）可直接支持高級(jí)語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了編譯程序的設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)：（1）由于指令少，使原在CISI上的單一指令完成的某些復(fù)雜功能現(xiàn)在要用多條RISC指令才能完成，加重了 匯編語(yǔ)言程序的設(shè)計(jì)。 （2）對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算執(zhí)行和虛擬存儲(chǔ)器的支持雖有很大加強(qiáng)，但仍顯得不足。 （3）RISC機(jī)器的編譯程序比CISC的難寫(xiě)。 3. （1）隨機(jī)法：簡(jiǎn)單、易于用硬件實(shí)現(xiàn)，但這種方法沒(méi)有考慮Cache塊過(guò)去被使用的情況，反映不了程序的局部性，所以其失效率比LRU的高。（2）先進(jìn)先出法：容易實(shí)現(xiàn)。它雖然利用了同一組中各塊進(jìn)入Cache的順序這一“歷史”信息，但還是不能正確地反映程序的局部性。（3）最近最少使用法LRU：失效

7、率最低。但是LRU比較復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)比較困難。4. （1）寫(xiě)直達(dá)法：易于實(shí)現(xiàn)，而且下一級(jí)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)總是最新的。（2）寫(xiě)回法：速度快，寫(xiě)操作能以Cache存儲(chǔ)器的速度進(jìn)行。而且對(duì)于同一單元的多個(gè)寫(xiě)最后只需一次寫(xiě)回下一級(jí)存儲(chǔ)器，有些“寫(xiě)”只到達(dá)Cache，不到達(dá)主存，因而所使用的存儲(chǔ)器頻帶較低。5. 在多處理機(jī)系統(tǒng)中的私有 Cache 會(huì)引起 Cache 中的內(nèi)容相互之間以及共享存儲(chǔ)器之間互不相同的問(wèn)題，稱為多處理機(jī)的 Cache 一致性問(wèn)題。出現(xiàn) Cache 一致性問(wèn)題的原因主要有如下兩點(diǎn)：（1）Cache的引進(jìn)對(duì)IO操作產(chǎn)生了一致性問(wèn)題，因?yàn)镃ache中的內(nèi)容可能與由IO子系統(tǒng)輸入輸出形成

8、的存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)部分的內(nèi)容不同。即：I/O 傳輸所造成的數(shù)據(jù)不一致性。（2）對(duì)共享數(shù)據(jù)，不同處理器的Cache都保存有對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容，因而在操作中就可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不一致。即:共享可寫(xiě)數(shù)據(jù)引起的不一致性。第四題：計(jì)算題（共25分）1.（12分）（1）由題意可知，F(xiàn)e=0.45，Se=9，代入公式： Sp = = = = = 1.56（2）根據(jù)題意有 Sp = = 5.5 由此可得 Fe = 91%2. （13分）字地址流進(jìn)入cache時(shí)工作情況： 時(shí)間12345678910字地址流07129168170122塊00000161617002塊1777777777塊29988888塊31212121212121212 裝入裝入裝入裝入替換替換替換替換命中替換在上表中，共有10個(gè)時(shí)刻，只有時(shí)刻9命中，所以命中率1/10=10% (2) 缺失代價(jià)9872個(gè)時(shí)鐘周期第五題、（共15分） 存儲(chǔ)層次比較項(xiàng)目“Cache-主存”層次“主存-輔存”層次目的為了彌補(bǔ)主存速度的不足為了彌補(bǔ)主存容量的不足存儲(chǔ)管理的實(shí)現(xiàn)全部由專用硬件實(shí)現(xiàn)主要由軟件實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)速度的比值（第一級(jí)比第二級(jí)）幾比一幾萬(wàn)比一典型的塊（頁(yè)）大小幾十個(gè)字節(jié)幾百到幾千個(gè)字節(jié)CPU對(duì)第二級(jí)的訪問(wèn)方式可直接訪問(wèn)均通過(guò)第一級(jí)不命中時(shí)CPU是否切換不切換切換到其他進(jìn)程【精品文檔】第 2 頁(yè)