河北大学2007年计算机体系结构B.doc

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷2006 2007 学年第 二 学期 2004 级 计科、专升本、网络工程 专业（类） 考核科目 计算机体系结构 课程类别 必修课 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、填空题：（每空1分，共20分）1. 流水线处理机中常见的三种相关是结构相关、 和 。2. 衡量流水线性能通常有三种主要指标，它们是吞吐率、 和 。3. 存储器的三个主要指标是 、容量和价格。4. “主存-辅存”层次的目的是为了弥补主存 的不足；“Cache-主存”层次的目的是为了弥补主存 的不足。5. 解决流水线数据相关的方法有 技术、 技术、采用编译器调度和重新组织代码顺序四种。6. 伪相联Cache中，确定另一块的一种简单的方法是将索引字段的 取反。7. 当组相联的路数n变为1时，组相联就变成了 ，当组数G变为1时，组相联就变成了 。8. 由容量为C的Cache和容量为M的主存储器构成的存储系统的总容量为 。9. 输入/输出系统包括I/O设备和 。10. 计算机体系结构是程序员所看到的计算机的 ，即 与功能特性。11. 系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的 ，但具有不同的 的一系列不同型号的机器。12. 并行处理面临着的两个重要挑战是程序中有限的 和相对较高的 开销。二、名词解释：（每题3分，共15分）1. 透明性： 2. 多处理机系统：3. 向量处理机： 4. 分布处理系统： 5. RAID（写出英文全称并解释）： B31三、简答题：（每题6分，共30分）1. 硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的? 试距离说明。2. 计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？简述其基本思想。 3. 简述多处理机中产生Cache一致性问题的原因。4. 可从哪三个方面改进Cache的性能？5. 衡量计算机系统可靠性能指标的可靠性、可用性与可信性三者之间的关系。四、计算题（35分）1. 假设一台计算机的I/O处理占10，当其CPU性能改进到原来的100倍时，而I/O性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能会有什么改进？（6分）2. 有一条流水线如下所示。(1) 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（4分） (2) 该流水线的瓶颈在哪一段？请采取三种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出的新流水线，计算连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率。（6分）3. 假设Cache失效开销为70个时钟周期，当不考虑存储器停顿时，所有指令的执行时间都是2.0个时钟周期，访问Cache失效率为2%，平均每条指令访存1.2次。试分析考虑Cache的失效后，Cache对性能的影响。若不采用Cache，性能会怎样？（7分）4. 有一个Cache存贮器，块的大小为512字（字为最小编址单位），主存分8块，Cache分为4块，采用组相联映象（组间直接、组内相联），每组2块，替换算法为LRU。B32（1） 标出主存、Cache地址的各字段位数。(3分) 主存地址：区号（ 位）组号（ 位）块号（ 位）块内位移（ 位） Cache地址：组号（ 位）块号（ 位）块内位移（ 位）（2） 画出主存、Cache空间块映象对应关系图。（2分）（3） 设主存块地址流为1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6、4、7、2，从Cache为空开始，列出Cache中各块随时间的使用状况。（3分）主存块地址1 2 4 1 3 7