计算机体系结构试卷试题.doc

（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一 填空题（每空1分，共30分）1、系列机是指具有相同的 ，但具有不同 的一系列不同型号的机器。2、存储程序计算机结构上的主要特点之一是以 为中心。3、从计算机系统结构的多级层次结构可知，通常情况下，第1、2、3级用 方法实现，第4或更高级用 方法实现。4、对于最常见的事件，通常赋予它优先的处理权和资源使用权，这是计算机体系结构设计中的 原则。5、容量为64块的Cache采用组相联方式映像，字块大小为128字节，每4块为一组，若主存容量为4096块，且以字编址，那么主存地址为19位，主存区号为6位。6、可改进比例的值总是 。7、一般有两种策略来保存寄存器的内容,即： 和 。8、DLX指令集提供了 、 、 和 4种寻址方式。9、对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突，通常可采用 和 方法解决该问题。10、编译器通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为 。11、假定在1000次访存中，第一级Cache中有40次缺失（不命中），在第二级Cache中有20次缺失，则L1的缺失率为 ，L2的缺失率为 。12、根据多台外围设备共享通道方式的不同把通道分为 、 和 3种方式。13、按照 分类法可把计算机分成SIMD、MISD等4种。二、选择题（115题，每题1分，共15分）1、下面的指令中， 不属于RISC处理器指令集。.ADD R4,1000 .LD R3,(R4) .SUB R4,R3 .SD 0(R3),R42. 在其它部件性能保持不变的情况下，对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果，这主要是受到了 的影响。A.Amdahl定律 B.流水线 C.指令集 D.体系结构3、对cache性能进行分析时，我们发现 不受cache容量的影响。A强制性失效 B容量失效 C冲突失效 D3C失效4、若某CPU只有一个存储器，采用DLX流水线并执行如下的程序段，SD （R1）,R2 LD R3,(R1)#4ADD 0(R1),#8SUB R3,R1；则该程序段中指令和指令的关系属于 。A 数据相关 B 名相关 C 控制相关 D 结构相关5、 在下列存储器中访问速度最慢的是 。A Cache B SDRAM C DRAM D Flash6、最近计算机上采用的SSD（固态硬盘）实质上是 存储器 。AFlash B磁盘 C磁带 D光盘7、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时 。A减少了通信传输量 B提高了通信传输的速度C减少了通信传输线的条数 D有利于芯片中布线8、下面关于流水线的说法不正确的是 。A 流水线由若干个“段”或“级”组成 B 流水线有“通过时间”C 流水线的“各段时间”应尽量相等 D 流水线的”深度”越多越好9、冯诺依曼计算机工作方式的基本特点是 。A 多指令流单数据流 B 按地址访问并顺序执行指令C 堆栈操作 D 存储器按内容选择地址10、计算机的外围设备是指 。输入输出设备 外存储器远程通信设备 除了CPU和内存以外的其它设备11、同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同步通信 。A不需要应答信号 B总线长度较长C同一个公共时钟信号进行同步 D各部件存取时间比较接近12、在下面描述的RISC指令系统基本概念中不正确的表述是 。A选取使用频率低的一些复杂指令，指令条数多。B指令长度固定C指令功能简单D指令运行速度快13、在下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是_。AI/O处理机方式 B中断方式 CDMA方式 D通道方式14、以下属于降低Cache失效率的方法是 。A子块放置技术 B编译器优化 C采用两级Cache D虚拟Cache15、现有一个Web服务器，若采用如下的增强方式：采用40个CPU，想要达到30的加速比，则串行部分的比率最大是 。A0.11 B0.12 C0.10 D 0.13三、简述题（每题5分，共25分）1、解释如下几个缩写：RISC、ISA、MIMD、RAID、Cache。2、试说明名相关的两种类型。3、试说明定向技术的思想。4、试说明伪相联Cache的特点。5、试说明分布式共享多处理机的优缺点。 四、图表题（第一题6分，第二题9分，共15分）1、（6分）下图是写操作流水化的硬件结构，试说明采用该技术的原因及其工作特点。2、（9分）下面是Tomasulo算法执行过程中用到的指令状态表，试填写状态表中的空白。 假定浮点流水线的延迟如下：加法2个时钟周期，乘法10个时钟周期，除法40个时钟周期。给出SUBD 将要写结果时记分牌状态指令指令状态表IS EX WRLD F6,34(R2)LD F2,45(R3)MULTD FO,F2,F4SUBD F8,F6,F2DIVD F10,F0,F6ADDD F6,F8,F2部件名称 保留站BusyOpVjVkQjQkRk整数no乘法1yesMULTDF0F2 no乘法2no 加法yesSUBDF8F6 no除法yes F10F0 结果寄存器状态表F0F2F4F6F8F10F30部件名称 五、计算题（第一题7分，第二题8分，共15分）1.某RISC处理机各类指令使用频率和理想CPI（指令和数据访问Cache命中率为100时的CPI）如下表所示。而实际测得的指令访问Cache缺失率（miss rate）为5，数据访问的Cache缺失率为10，Cache的缺失损失（miss penalty）为40个时钟周期。1）该机器在无Cache缺失（理想情况）时的CPI是多少？（3分）2）该机器在无Cache缺失（理想情况）时的速度比有Cache缺失时快几倍？（4分）指令类型ALU操作LoadsStoresBranches使用频率43211224CPI ideal12222.在一台单流水线处理机上执行下面的程序。每条指令都要经过“取指令”、“译码”、“执行”和“写结果”4个流水段，每个流水段的执行时间都是10ns。采用改进后的DLX流水线，执行如下指令段：1 SUB R0, R0 ；R002 LD R1, #8 ；R1向量长度83 LOOP： LD R2, A(R1) ；R2A向量的一个元素4 MUL R2, R1 ；R2（R2）（R1）5 ADD R0, R