计算机体系结构期末考试试题及答案

填空问题2002年以来，计算机性能年增长率下降到约30%。 其主要原因是大功耗问题能够更有效地开发指令水平的并行性已经很少内存访问速度的提高缓慢。2 .可移植性是指软件没有发生变化，或者只需稍作变更，就可以从一台计算机转移到另一台计算机。 实现移植性的常用方法有系列机器、仿真和仿真、统一高级语言三种。2 .通用寄存器型命令集结构计算机在灵活性和性能提高方面有明显的优点。 主要是寄存器的访问速度比存储器快对于编译器来说，寄存器的分配和使用变得更容易寄存器可用于存储变量。3. MIPS数据地址方法仅包括立即数据地址方法和偏移地址方法。4 .向量处理器的结构由所采用的向量处理方式决定。 有两种典型的结构：内存-内存型结构和寄存器-寄存器型结构。5. Cache-主存储级别的工作由硬件实现，对系统编程人员透明。6 .降低cache命中率的最直接方式是增加cache的容量。 但是，这种方法不仅成本高，命中时间也可能变长。 这个方法在片外Cache中被广泛使用。7 .大部分磁盘阵列的配置可以通过两个特征进行区分：数据交叉存储的粒度、冗馀数据的计算方法以及在磁盘阵列中存储的方法。8 .时延和带宽是评估互联网性能的两个基本指标。 等待时间包括通信等待时间和网络等待时间。9 .计算机系统分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四种，许多初始并行处理功能是SIMD计算机，近年来，MIMD已经成为通用多处理器系统结构的选择。 这是因为MIMD具有灵活性，MIMD可以充分利用现有微处理器的性价比优势。判决问题1 .从计算机语言的角度来看，系统结构将计算机系统按功能划分为层次结构，其中二级是操作系统虚拟机，三级是汇编语言虚拟机。 (错误)2 .在计算机系统中提高并行性的3种方法中，资源重复或并行性概念中引入时间要素，加快硬件转速获得时间。 (错误)3 .当将多址方案采用于指令集结构时，实现的复杂性以及使用这些地址方案的指令的CPI可能增加。 (对)4 .指令数多，通常超过200条，是设计RISC的原则之一。 (错误)5 .根据流水线的各功能段之间是否存在反馈电路，可以将流水线分成线性流水线和非线性流水线。 (对)6 .在多级存储系统中，“主存储辅助”层的存储管理的实现主要是通过软件实现的。 (对)7 .低效率和平均访问时间可以评估存储系统的性能，它们与机器的硬件速度有关。 (错误)8. RAID的特点是容量大、速度快、可靠性高，同时数据无冗馀信息。 (对)9 .在多处理器的互连网络中，交叉交换网络属于动态互连网络。 (对)10 .机群廉价、易于构建、可扩展性非常强的并行计算机系统。 (对)名词解释1. RISC精简指令集计算机是执行较少类型计算机指令的微处理器2 .发票优先在阻塞时，首先向存储器请求CPU请求的请求字。 当请求字到达时，CPU立即发送，使CPU继续执行，同时从存储器转发至块的剩馀部分。3 .单个系统映像含有四个意思。 (一)单一系统。 尽管在系统中有多个处理器，用户仍将整个机器用作单个计算机系统。 (2)单一控制。 在逻辑上，终端用户或系统用户使用的服务来自于计算机组中的唯一位置。 (3)对称性。 用户可以从任何节点接收组服务，即，除服务和功能外，所有组服务和功能对于所有节点和所有用户都是对称的。 (4)位置透明。 用户无需知道提供服务的物理设备的特定位置。4 .阵列处理器阵列处理器也被称为并行处理器(并行处理器)，并行处理器以恒定的方式来交替布置相同处理单元PE以使得它们阵列在单个控制单元CU的控制下，针对分配给它们的不同数据执行相同的处理5 .数据驱动计算只有当函数需要参数时，预先计算的策略才会执行参数评估。 按需评估是一种延迟计算的策略。 是数据流计算机中的驱动方式之一简单的问题1. MIPS指令实现的简单数据路径，操作分为哪5个时钟周期？ 请在MIPS寄存器的ALU指令和store指令中分别写入具体的指令，指示各个时钟周期的具体操作。a:5时钟周期：指令读取指令解码/读取寄存器执行/有效地址计算存储器访问/分支结束写回简要叙述降低Cache失效率的方法的去除和原理。计算问题1 .计算机系统改进了三个部件，这三个部件的部件加速比如下部件加速比1=30； 部件加速比2=20部件加速比3=10(1)部件1和部件2两者的可改善的比率为30%时，部件3的可改善的比率为多少时，系统的加速率达到10？(2)3个部件的可改善比例分别为30%、30%、20%，3个部件同时得到改善时，系统无法加速的部分的执行时间占总执行时间的比例是多少？解： (1)多个部件可以改善时，Amdahl定理的扩展：已知S1=30、S2=20、S3=10、Sn=10、F1=0.3、F2=0.3F3=0.36，即部件3的可改善的比率为36%。(2)设系统改善前的执行时间为t，则3个部件改善前的执行时间为(0.30.2 ) t=0.8t，无法改善的部分的执行时间为0.2T。已知3个部件改善后的加速比分别为S1=30、S2=20、S3=10，因此3个部件改善后的执行时间如下改进后的整个系统运行时间为Tn=0.045T 0.2T=0.245T系统无法改善的部分的执行时间在总执行时间中所占的比例如下有2.5段的流水线，各段的执行时间为t。 其预约表如下所示(1)描绘流水线任务调度的状态转移图。(2)分别求出允许不等时间间隔调度和等时间间隔调度的两种最佳调度策略，以及这两种调度策略的流水线最大吞吐量率。(3)连续输入10个任务，求出这2种调度策略的流水线的实际吞吐量率和加速比。解： (1)根据初始碰撞矢量的构成方法，从在预约表的各行中打“”的拍数求出差分，除去重复，总结得到延迟禁止表的是f= 1，3，6 。 从f得到的初始碰撞向量如下：C0=(100101 )根据后续碰撞向量的递归规则Cj=SHR(k)(Ci)C0，得到所有后续状态。 具体情况如下：10011000c0C0的3个后续状态： C1=SHR(2)(C0)C0=101101 5C2=SHR(4)(C0)C0=100111C3=SHR(5)(C0)C0=100101=C0 4 25 5101101 C1100111 C2C1次状态： C4=SHR(2)(C1)C0=101111C5=SHR(5)(C1)C0=100101=C0 5C2次状态： C6=SHR(4)(C2)C0=100111=C2 4 2101111 C4C7=SHR(5)(C2)C0=100101=C0C4的下一状态： c8=shr(5)(c4)c0=10011000=c0从下一个状态和引起状态转移的时间间隔得到状态如图所示。(2)从状态转移到图表没有冲突的任务调度策略及其平均延迟时间如下表所示。调度策略的平均延迟时间特别是从C0出发的4，(4)也是任务(2，5 ) (25 )t/2=3.5t调度策略，除了第1条有方向性的圆弧之外，第2条有方向性的圆弧是一个(4，4，5 ) (4-5)t/2=4. 5t个循环，该调度策略为(4)。 从表中可以得到平均值(5) 5t延迟时间最小的等间隔和不等间隔的调度策略对应于(2，2，5 ) (2，5 )t/3=3t 4，(4)和(2，2，5 )的最小平均延迟时间由于(4) 4t之间的间隔是4t和3t，因此流水线的最大吞吐量如下TPA max=1/(4t )=0. 25 /TPB mmax=1/(3t )=0. 33 /t(3)等间隔最佳调度策略4，(4)连续输入10个任务时，流水线的实际吞吐量率如下TP=10/ (444、444、447 )t =10/43t不等间隔最优调度策略(2、2、5 )连续输入10个任务时，流水线的实际吞吐量率如下TP=10/(2 2 5 2 2 5 2 2 5 7)t=5/17t人生中迷惑自己内心的，是修行，是成长。 相信每次在人生中磨练，自己的人生都会折射出异常的光芒，让自己的身心有不同的香味。我们总是用人生中的一些痛苦，交换人生的成熟和成长，以不可避免的遗憾，交换生命的美丽。 大风大雨、大风大浪、大悲喜之后，人生的淡然与淡泊、宁静与平静、深厚与慷慨、慈悲与喜悦沉淀人生中的每一个人，都是我们的镜子，如果给别人什么东西，别人就会把什么东西还给你。 当你对某事感到不满时，请想想给你带来了什么负面的感情。世界的幸福并不是充满内心的经营和重要性。 你在老是批评的时候，有没有反省过自己是不是尽了最大努力？如果你的心超越了自我，不知道经营和仁慈，不尊重别人的心情，你决不会得到真正的爱和幸福人生就像旅行，我们走的每一步都丰富了生命的意义。 我们一边在陌生的魅力中穿行，一边品味长时间的古老味道，一切难以预料，一切似乎都在预料之中。看人生的时间变多了，走路的时间变多了，经历的时间也变多了。 深刻的自觉多来自于人的深刻经验。人生总有一两件大事。 这个错误，让自己反省，让自己反省，打探自己，让自己意识到自己真正的缺陷，也许是一种痛苦的理解人生可以是淡淡的，也可以是多彩的。 我相信只要自己的德馨足够善良，天天会给你最好的。 给予幸福，给予获得幸福的人幸福，给予获得幸福的人真心，收获丰厚。 人生的一切往来都有因果，生活只对有心人友好如果你有一颗关心的心，很难得到幸福吧。 一个人放弃自己心中的疲惫欲望，你心中的天空就会更加苍白。宽容不仅是宽容的态度，也是心灵的道德，是处理事物的修行，宽恕他人不是降低自己，而是解放自己，使自己升华。 你把世界放在心里，世界也装饰你的美丽。当你简单，诠释自己时，你可以找到另一个人生的快乐。 那份喜悦源于简单的心，那份喜悦从心灵的草原上浮起，通过你温柔的眼睛和快乐的笑声传达。所以，心胸开阔，心灵高兴，你人生的天空是什么颜色，往往是由你对人生的态度和对自己感情的控制决定的世界上有很多美好的东西，有缘分来到你身边，你掌握的东西并不多。 所以，请记住要珍惜。 因为许多美丽的东西只为你来过一次。 不小心的话就会失落，没有要找的地方，增加了人生，真是遗憾过去，终于回不去了。 人总是知道失去的时候要珍惜，人总是知道有后味的时候甜蜜。 往事已经在继续。 该放的东西终究该放，该忘的东西一定要学会