计算机体系结构试卷2010-2011 2B(标准答案)

拟题学院 系 信息科学技术学院 适用专业 计算机 081 6 2010 2011 学年 2 学期 计算机系统结构 B 试题标准答案 答案要注明各个要 点的评分标准 一 一 名词解释名词解释 每小题每小题 5 分 共分 共 20 分分 1 答 向上 下 兼容指的是按某档机器编制的程序 不加修改的就能运行于比它高 低 档的机 器 向前 后 兼容指的是按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序 不加修改地就能 运行于在它之前 后 投入市场的机器 2 优化指令集的一个方向是强化指令功能 实现软件功能向硬件功能转移 基于这种指令集结 构而设计实现的计算机系统称为复杂指令集计算机 CISC 另外一个方向是精简指令集计 算机 RISC 其目的是尽可能地降低指令集结构的复杂性 以达到简化实现 提高性能的 目的 3 因一条指令需要用到前面指令的结果 而无法与产生结果的指令重叠执行时 就发生了数据 相关 4 答 程序员所看到的计算机的属性称为计算机体系结构 传统的体系结构指的是系统程序员 所看到的计算机的属性 二 二 简答题简答题 每小题每小题 10 分 共分 共 30 分分 1 答 静态流水线 是指在同一时间内 流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作 3 分 动态流水线 是指在同一时间内 当某些段正在实现某种运算时 另一些段却在实现另一 种运算 3 分 例如 以下流水线可以完成浮点和定点两种运算 如果两种连接方式在同一时 间内可以重合使用则为动态流水线 不能重合使用 而必须完成一种类型的运算 再更改为另 外一种连接方式 则为静态流水线 4 分 2 4 分 CLK 为时钟周期 是硬件设计的结果 IC 是指令数量 与指令集系统和编译系统有关 从性能 公式看 要减少 CPI 需要减少时钟周期 主要从硬件设计入手 比如可以采取流水线技术 划 拟 题 人 高树静 书写标准答案人 高树静 ICCLKCPI ii CPIICCLK 分流水线的各段 并采用定向 增加功能部件 分支预测等技术 减少流水线的停顿 3 分 要减少 IC 就要从指令系统的设计入手 增加系统结构的复杂新 减少指令数量 3 分 3 答 如果两条指令使用相同的名 但是它们之间并没有数据流 则称之为名相关 3 分 指令 j 与指令 i 之间名相关有以下两种 4 分 1 反相关 anti dependence 先读后写 2 输出相关 output dependence 写后写 通过改变指令中操作数的名来消除名相关 这就是换名 renaming 技术 3 分 4 答 增加块大小对于 Cache 失效率的影响是双重的 2 分 可以减少强制性失效 但是块 大小增加后 块数目减少 增加冲突失效 4 分 提高相联度之后 可以减少冲突失效 但是 在 Cache 容量一定的情况下 又会减少块的大小 引起强制性失效的增加 此外 提高相联度 是以增加命中时间为代价的 4 分 5 答 1 全相联映 主存中的任一块可以被放置到 Cache 中的任意一个位置 2 分 2 直接映象 主存中的每一块只能被放置到 Cache 中唯一的一个位置 2 分 3 组相联 主存中的每一块可以被放置到 Cache 中唯一的一个组中的任何一个位置 2 分 全相联映像的查找过程复杂 但失效率低 而直接映像的查找过程简单 但失效率高 而组 相联影响的优缺点介于全相联映像和直接映像之间 4 分 三 三 计算题计算题 每小题每小题 10 分 共分 共 20 分分 答 由题可知 可改进比例 40 0 4 部件加速比 20 6 分 根据 Amdahl 定律可知 系统加速比 613 1 20 4 0 4 0