计算机系统结构复习题

1、计算机系统结构复习题一、 选择填空题1对汇编语言程序员不透明的是：( c )。A程序计数器 B主存地址寄存器C条件码寄存器 D指令寄存器2 直接执行微指令的是（ c ）。A汇编程序 B编译程序 C硬件 D微指令程序3信息按整数边界存储的主要优点是（a ）。A访存速度快 B节约主存单元C指令字的规整化 D指令的优化4 平均码长最短的编码是（ b ）。A定长编码 B哈夫曼编码C扩展编码 D要根据编码使用的频度计算平均码长后确定5非线性流水线的特征是（b ）。A一次运算中使用流水线中的多个段B一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段C流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同D流水线的各功能段在不同的

2、运算中可以有不同的连接6 以下说法不正确的是（ d ）。A线性流水线是单功能流水线 B动态流水线是多功能流水线C静态流水线是多功能流水线 D动态流水线只能是单功能流水线7Cray-1向量处理机启动存储器、流水部件及寄存器打入各需一拍，现有向量指令串：V3存储器 （从存储器中取数：6拍）V4V0+V1 （向量加：6拍）V5V3×V4 （向量乘：7拍）向量长度均为N，则指令串最短的执行时间是（ a ）。A16+N拍 B17+N拍 C18+N拍 D19+N拍8Cray-1的两条向量指令：V1V2+V3V4V1×V5属于（ b ）。A没有功能部件冲突和源向量冲突，可以并行B没有功能

3、部件冲突和源向量冲突，可以链接C没有源向量冲突，可以交换执行顺序D有向量冲突，只能串行9Cray-1向量处理机要实现指令间的链接，必须满足下列条件中的（ c ）。A源向量相同，功能部件不冲突，有指令相关B源向量不同，功能部件相同，无指令相关C源向量、功能部件都不相同，指令有写后读冲突D源向量、功能部件都不相同，指令有读后写冲突10按cache地址映像的块冲突概率从高到低的顺序是（ ）。A全相联映像、直接映像、组相联映像B组相联映像、直接映像、全相联映像C直接映像、组相联映像、全相联映像D全相联映像、组相联映像、直接映像11计算机系统结构不包括（ b ）。A信息保护 B主存速度C数据表示 D机器

4、工作状态12不需要编址的数据存储空间是（d ）。ACPU中的通用寄存器 B主存储器CI/O接口中的寄存器 D堆栈13 2-4扩展编码最多可以得到的码点数是（ ）。A6 B7 C10 D1314与线性流水线最大吞吐率有关的是（ c ）。A各个功能段的执行时间 B最快的那一段的执行时间C最慢的那一段的执行时间 D最后功能段的执行时间15程序员编写程序时，使用的访存地址是（ b ）。A主存地址 B逻辑地址 C物理地址 D有效地址16不同系列的机器之间，实现可移植性的途径不包括：（ b ）。A采用统一的高级语言 B采用统一的汇编语言C模拟 D仿真 二、 填空题1程序的局部性包含程序的 局部性和程序的

5、局部性。2指令系统编码格式有 、 和 3种。3按照流水线所完成的功能，流水线可分为 和 。4向量流水处理机采用 结构或 结构。5开发指令级并行的方法主要有两类：基于硬件的 方法以及基于软件的 方法。6要扩充Tomasulo算法支持前瞻执行，需将Tomasulo算法中的“写结果”段分为两个段，分别为： 和 。7存储器层次结构设计技术的基本依据是程序的 原理，它包括两个方面，分别为： 和 。8Cache存储器采用组相联映像是指组间 映像，组内各块之间是 映像。9可将大多数通用寄存器型指令系统结构分为 、 、 3类。10按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为 和 。11Cray-1向量处

6、理的一个显著特点是：只要不出现 冲突和 冲突，各Vi之间和各功能部件之间都能并行工作。12前瞻执行允许指令 执行，但要求按 确认。13Tomasulo算法中换名功能是由 来完成；而在前瞻执行机制中，换名功能是由 来完成的。14随机法中 选择被替换的块。先进先出法中选择 作为被替换的块。最近最少使用法中选择 作为被替换的块。15常见的计算机系统结构分类法有3种： 、 、 。16当控制指令为无条件改变控制流时，称之为 。为有条件改变控制流时，称之为 。17按照指令读访问和写访问的先后顺序，可以将数据冲突分 、 和 3种类型。18把能在同一个时钟周期内一起开始执行的几条向量指令称为一个 。19写出两

7、种比较典型的动态调度算法： 和 。三、 应用题1有一条4段流水线如下所示，一个任务通过此流水线的完成总时间为6t，所有相继段必须在每个时钟周期之后才能使用。写出该流水线的预约表（4行6列）。2某向量处理机有16个向量寄存器，其中V0V5中分别存放有向量A、B、C、D、E、F，向量长度均为8，向量各元素均为浮点数；处理部件采用两条单功能流水线，加法功能部件时间为2拍，乘法功能部件时间为3拍。采用类似于Cray-1的链接技术，先计算（A+B）*C，在流水线不停流的情况下，接着计算（D+E）*F。（1）求此链接流水线的通过时间？（设寄存器入、出各需1拍）（2）假如每拍时间为50ns，完成这些计算并把

8、结果存进相应寄存器，此处理部件的实际吞吐率为多少MFLOPS？3假设浮点功能部件的延迟时间为：加法2个时钟周期，乘法10个时钟周期，除法40个时钟周期。对于下面的代码段，在基于Tomasulo算法和支持前瞻执行的浮点部件的结构上，给出当指令MUL.D即将确认时的状态表内容。 LD F6，34（R2） LD F2，45（R3） MULD F0，F2，F4 SUBD F8，F6，F2 DIVD F10，F0，F6 ADDD F6，F8，F2 解：前瞻执行中MUL.D确认前，保留站和ROB的状态如下，请填入状态：名称保留站BusyOpVjVkQjQkDestALoad1Load2Add1Add2Ad

9、d3Mult1Mult2项号ROBBusy指令状态目的Value1LDF6，34（R2）2LDF2，45（R3）3MULD F0，F2，F44SUBD F8，F6，F25DIVD F10，F0，F66ADDD F6，F8，F2字段浮点寄存器状态F0F2F4F6F8F10F30ROB项编号Busy4下面是这段循环完成点积运算，寄存器F2的初值为0。试结合使用循环展开和基本指令调度技术，消除其中的所有流水线“空转”周期。假设流水延迟如下表所示，分支指令也会带来1个“空转”周期。表：浮点流水线的延迟产生结果的指令使用结果的指令延迟（时钟周期数）浮点计算另一个浮点计算3浮点计算浮点store（S.D）

10、2浮点load（L.D）浮点计算1浮点load（L.D）浮点store（S.D）0loop：L.D F0，0（R1） L.D F4，0（R2） MUL.D F0，F0，F4 ADD.D F2，F0，F2 DADDUI R1，R1，# -8 DADDUI R2，R2，# -8 BNE R1，R3，loop5为了使用GCD测试方法判断一个循环是否含有存储别名，我们必须首先将循环索引变量的步长变为1。请先将下面的循环代码的步长变为1，然后用GCD测试方法判断其中是否存在存储别名。 for（i=2；i<=100；i+=2） ai=a50*i+1；6 有一个5段流水线，各段执行时间为t，其预约表如

11、下所示。时间功能段1234567S1S2S3S4S5（1） 画出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有调度策略，以及这两种调度策略的流水线最大吞吐率。（3） 若连续输入10个任务，求这两种调度策略的流水线实际吞吐率和加速比？7在某向量处理机上执行DAXPY的向量指令序列，也即完成： 。其中X和Y是向量，最初保存在主存中，是一个标量，已存放在寄存器F0中。它们的向量指令序列如下： LV V1，Rx /取向量XMULTFV V2，F0，V1 /向量X和标量（F0）相乘LV V3，Ry /取向量YADDV V4，V2，V3 /完成计算SV V4，R

12、y /存结果假设向量寄存器的长度MVL=64，Tloop=15，各功能部件的启动时间为：（1）取数和存数部件为12个时钟周期；（2）乘法部件为7个时钟周期；（3）加法部件为6个时钟周期。分别对于不采用向量链接技术和采用链接技术的两种情况，求完成上述向量操作的总执行时间。8对于下述指令序列： LD F6，34（R2） LD F2，45（R3） MULD F0，F2，F4 SUBD F8，F2，F6 DIVD F10，F0，F6 ADDD F6，F8，F2 （1）给出当第一条指令完成并写入结果时，Tomasulo算法所用的各信息表中的内容。（2）假设各种操作的延迟为：load：1个时钟周期； 加法

13、：2个时钟周期； 乘法：10个时钟周期； 除法：40个时钟周期。 给出MUL.D指令准备写结果时各状态表的内容。解：（1）下面给出了采用Tomasulo算法时，在第一条指令完成并写入结果时，保留站、load缓冲器以及寄存器状态表中的内容，请填表完成题目：指令指令执行状态流出执行写结果LD F6，34（R2）LD F2，45（R3）MULD F0，F2，F4SUBD F8，F2，F6DIVD F10，F0，F6ADDD F6，F8，F2名称保留站BusyOpVjVkQjQkALoad1Load2Add1Add2Add3Mult1Mult2域寄存器状态F0F2F4F6F8F10F30Qi（2）MUL.D指令准备写结果时各状态表的内容如下，请填表完成题目：指令指令执行状态流出执行写结果LD F6，34（R2）LD F2，45（R3）MULD