考研计算机组成原理试卷及详解_第1页
考研计算机组成原理试卷及详解_第2页
考研计算机组成原理试卷及详解_第3页
考研计算机组成原理试卷及详解_第4页
考研计算机组成原理试卷及详解_第5页
已阅读5页,还剩21页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

考研计算机组成原理试卷及详解一、单项选择题(共10题,每题1分,共10分)冯诺依曼体系结构计算机的核心工作原理是以下哪一项A.采用数据流驱动指令执行B.采用存储程序原理运行C.所有数据和指令以十进制形式存储D.CPU可以直接访问大容量机械硬盘完成数据读写答案:B解析:正确选项依据:存储程序原理是冯诺依曼体系的核心,提前将程序和数据存入主存后计算机可自动执行,符合定义。错误选项问题:A选项数据流驱动是非冯诺依曼的数据流计算机的特点,传统冯诺依曼架构是指令流驱动;C选项冯诺依曼体系规定所有信息都以二进制形式存储,并非十进制;D选项CPU只能直接访问主存和Cache,不能直接访问机械硬盘这类外存。计算机中机器字长的准确定义是A.CPU一次运算可以处理的二进制数据的总位数B.主存的地址线总位数C.主存的数据线总位数D.单条指令的二进制编码总长度答案:A解析:正确选项依据:机器字长直接决定CPU的运算精度和寄存器位数,指CPU单次运算可处理的二进制数据位数。错误选项问题:B选项主存地址线位数决定的是主存的最大寻址空间大小,和机器字长无直接关联;C选项主存数据线位数决定的是单次访存可并行传输的数据量,不是机器字长的定义;D选项指令可以采用变长编码,长度和机器字长没有强制绑定关系。现代计算机系统中引入高速缓存Cache的核心目的是A.扩大主存的总可用容量B.缓解CPU和主存之间的速度匹配矛盾C.增加地址总线的可用位数D.降低主存存储单位容量的成本答案:B解析:正确选项依据:CPU运算速度远高于DRAM主存的访问速度,Cache利用程序局部性原理缓存热点数据,大幅降低CPU直接访问主存的频率,解决二者速度不匹配的问题。错误选项问题:A选项Cache的总容量通常远小于主存,不可能扩大主存容量;C选项Cache的引入和地址总线位数没有关联关系;D选项Cache采用SRAM工艺,单位容量成本远高于DRAM主存,不会降低存储成本。以下寻址方式中,操作数的有效地址存放在寄存器内部的是A.立即寻址B.直接寻址C.寄存器间接寻址D.寄存器寻址答案:C解析:正确选项依据:寄存器间接寻址的地址码字段存放寄存器编号,寄存器内部存储的内容才是操作数的有效内存地址。错误选项问题:A选项立即寻址的操作数直接存放在指令的地址码字段中;B选项直接寻址的地址码字段存放的就是操作数的直接有效地址;D选项寄存器寻址的操作数本身直接存放在寄存器中,寄存器内部不存放地址。以下总线类型中属于系统总线范畴的是A.CPU芯片内部连接各个功能部件的片内总线B.连接手机和电脑的通信传输总线C.连接CPU和主存的存储总线D.连接低速外设的串行I2C总线答案:C解析:正确选项依据:系统总线是连接计算机系统内部CPU、主存、IO接口三大核心部件的总线,存储总线属于系统总线的子类。错误选项问题:A选项属于片内总线,不属于系统总线;B选项属于设备之间的通信总线,不属于系统总线;D选项属于外设接口总线,不属于系统总线。IEEE754标准定义的32位单精度浮点数中,阶码部分的二进制位数为A.7位B.8位C.11位D.15位答案:B解析:正确选项依据:32位单精度浮点数符号位占1位,阶码占8位,尾数占23位。错误选项问题:A选项7位阶码不符合单精度浮点数定义;C选项11位阶码是64位双精度浮点数的阶码位数;D选项15位阶码不属于常见IEEE754浮点数的标准配置。机械式磁盘的以下时间参数中,核心决定寻道时间的是A.磁盘盘片的旋转转速B.磁头移动到目标磁道位置所耗费的时间C.磁盘接口的峰值数据传输速率D.单个扇区可以存储的数据总大小答案:B解析:正确选项依据:寻道时间的定义就是磁头从当前所在磁道移动到目标磁道的机械运动耗时,是磁盘访问延迟的重要组成部分。错误选项问题:A选项磁盘转速决定的是旋转等待时间,和寻道时间无关;C选项传输速率决定的是数据传输阶段的耗时,和寻道时间无关;D选项扇区大小和寻道时间没有任何关联。关于CPU内部的通用寄存器组的特点描述,以下说法错误的是A.可以用来存放运算过程中的临时操作数B.可以用来存放内存单元的地址指针C.通用寄存器的数量越多,程序的CPI必然越低D.部分通用寄存器可作为累加器直接参与算术逻辑运算答案:C解析:正确选项依据:CPI即执行单条指令的平均时钟周期数,寄存器数量增加可以减少访存次数,但如果出现寄存器分配冲突、流水线依赖等情况,不一定能降低CPI,不存在数量增加CPI必然降低的绝对关系。错误选项问题:A、B、D都是通用寄存器组的标准功能描述,全部正确。计算机指令系统中扩展操作码技术的核心作用是A.缩短所有指令的总平均长度B.在指令字长固定的前提下尽可能增加可支持的指令总数量C.直接提升指令的执行速度D.扩大指令可以直接寻址的内存空间范围答案:B解析:正确选项依据:扩展操作码技术将短操作码留给使用频率高的短指令,长操作码留给使用频率低的长指令,在固定指令字长的限制下容纳更多不同类型的指令。错误选项问题:A选项扩展操作码不会缩短指令字长,反而部分指令的操作码长度会增加;C选项扩展操作码技术和指令执行速度没有直接关联;D选项寻址空间由地址码字段的位数决定,和操作码字段的扩展无关。计算机系统的中断向量表中存储的核心内容是A.各个不同中断源对应的中断服务程序入口地址B.程序被中断时的断点返回地址C.各个中断请求的标志状态位D.对应中断源的中断屏蔽字配置信息答案:A解析:正确选项依据:中断向量表的每一项对应一个中断源,存储的就是该中断对应的服务程序的入口地址,CPU响应中断时直接通过中断向量表跳转执行对应的处理逻辑。错误选项问题:B选项断点地址会被压入系统栈中保存,不会存放在中断向量表;C选项中断请求标志位存放在中断控制器的状态寄存器中;D选项中断屏蔽字存放在CPU的中断屏蔽寄存器中。二、多项选择题(共10题,每题2分,共20分)关于数据校验中的汉明码的特性描述,以下说法正确的有A.可以检测出最多两位同时发生的比特错误B.可以自动纠正最多一位发生的比特错误C.所需的校验位位数和待校验的数据位总长度直接相关D.不需要额外占用任何多余的存储资源答案:ABC解析:正确选项依据:汉明码的标准能力就是纠1位错、检2位错,校验位位数需要满足2^r>=k+r+1的公式,其中k是数据位长度,r是校验位长度,二者直接相关。错误选项问题:D选项汉明码需要额外加入r位校验位,会占用额外的存储资源,该描述错误。以下属于计算机CPU控制器部件组成部分的有A.程序计数器PCB.指令寄存器IRC.算术逻辑运算单元ALUD.程序状态字寄存器PSW答案:ABD解析:正确选项依据:程序计数器、指令寄存器、程序状态字寄存器都属于控制器的核心组成部分,负责取指、译码、控制流程跳转。错误选项问题:C选项算术逻辑单元ALU属于运算器部件,不属于控制器,该选项错误。以下寻址方式中,天然支持程序动态浮动(动态重定位)的有A.相对寻址B.基址寻址C.变址寻址D.绝对直接寻址答案:ABC解析:正确选项依据:相对寻址以当前PC的值为基准计算有效地址,基址寻址以基址寄存器的全局起始地址为基准计算偏移,变址寻址以变址寄存器的内容为基准计算偏移,三者都不需要固定的绝对地址,可以适配程序在内存中的任意位置加载,支持动态浮动。错误选项问题:D选项绝对直接寻址的地址码字段就是固定的绝对物理地址,程序加载到非指定位置就会访问错误的内存地址,不支持动态浮动。以下关于虚拟存储器的特性描述中,正确的有A.是一种可以扩大程序可用逻辑地址空间的存储管理技术B.需要硬件层面的页表、段表地址转换机制提供支持C.访问速度和物理主存的访问速度完全一致没有差异D.可以对普通应用用户完全透明,用户感知不到虚拟地址到物理地址的转换过程答案:ABD解析:正确选项依据:虚拟存储器的核心作用就是突破物理主存容量的限制,扩大程序的逻辑地址空间,需要MMU内存管理单元的硬件支持,绝大多数场景下对应用层透明。错误选项问题:C选项当访问的页面不在主存中时需要从磁盘调入,访问速度远低于物理主存,不可能和主存速度完全一致。以下属于指令流水线设计中典型冒险类型的有A.结构冒险B.数据冒险C.控制冒险D.操作冒险答案:ABC解析:正确选项依据:流水线三类经典冒险分别是硬件资源冲突导致的结构冒险、前后指令数据依赖导致的数据冒险、分支跳转指令导致的控制冒险。错误选项问题:D选项不存在操作冒险这个流水线冒险的标准分类,属于杜撰的干扰项。关于计算机系统中I/O接口的核心功能描述,以下说法正确的有A.可以实现主机和外设之间的速度匹配,缓冲二者的速度差B.可以实现主机和外设之间的信息格式转换,适配不同的电平、传输协议C.完全不参与数据传输过程的控制逻辑,所有控制都由CPU直接完成D.提供地址译码功能,让主机可以通过地址访问不同外设接口的寄存器答案:ABD解析:正确选项依据:IO接口的核心功能就包括速度匹配缓冲、信息格式转换、地址译码选址、传输控制协调。错误选项问题:C选项接口本身需要承担大量的传输控制工作,不可能所有控制逻辑都交给CPU直接完成,该描述错误。以下属于DMA传输方式的典型特点的有A.由DMA硬件控制器直接控制外设和主存之间的数据传输,不需要CPU全程干预B.批量数据的整个传输过程中不会占用CPU的运算资源C.可以完全替代所有场景下的程序中断机制D.适合高速外设的大批量连续数据传输场景答案:ABD解析:正确选项依据:DMA的核心优势就是硬件自主完成数据传输,CPU只需要做初始化和传输完成后的后处理,适合高速大批量数据传输。错误选项问题:C选项DMA的初始化、异常处理、传输完成通知都需要依赖中断机制,不可能完全替代所有中断场景,低速小数据量场景下DMA的效率甚至不如中断,该描述错误。关于微程序控制器的特性描述,以下说法正确的有A.将每条机器指令的所有控制信号拆解为若干条微指令,组成一段微程序存放在控制存储器中B.和硬连线控制器相比,修改、扩展指令系统的难度更低,灵活性更强C.指令的执行速度比硬连线控制器更快,延迟更低D.存储微程序的控制存储器通常采用只读ROM实现答案:ABD解析:正确选项依据:微程序控制器的核心设计就是把控制信号以微程序的形式存放在只读控制存储器中,扩展性好,灵活性高。错误选项问题:C选项硬连线控制器是纯组合逻辑电路直接生成控制信号,不需要额外读取微指令,执行速度远快于微程序控制器,该描述错误。以下属于RISC精简指令系统的典型特点的有A.所有指令的长度固定,指令编码规整B.支持的寻址方式总数量很少,简化硬件译码逻辑C.CPU内部的通用寄存器数量很多,减少访存的频率D.全部指令都采用微程序控制器实现,降低硬件设计难度答案:ABC解析:正确选项依据:RISC的典型特性就是定长指令、少寻址方式、多通用寄存器,核心目的是简化硬件提升性能。错误选项问题:D选项RISC为了追求极致的执行速度,几乎全部采用硬连线控制器实现,极少使用微程序,该描述错误。以下可以直接提升主存系统访问带宽的技术手段有A.采用多模块交叉存储器的并行访问技术B.增加主存系统的数据线总位数,提升单次访存的并行数据宽度C.采用读写速度更快的DRAM存储芯片D.进一步增大高速缓存Cache的总容量答案:ABC解析:正确选项依据:多模块交叉存储可以并行访问多个存储体,增加数据线位数提升单次传输数据量,采用更快的DRAM芯片都可以直接提升主存的访问带宽。错误选项问题:D选项增大Cache容量只能提升Cache的命中率,间接减少主存的访问次数,不会直接提升主存本身的访问带宽,该选项错误。三、判断题(共10题,每题1分,共10分)只要CPU的主频更高,其整体运算速度就一定比主频更低的CPU更快。答案:错误解析:运算速度是由主频、CPI、流水线深度、指令系统优化程度等多个要素共同决定的,主频高但CPI很高、流水线效率低下的CPU,实际运算速度可能远低于主频更低但整体优化更好的CPU,不存在主频高速度必然更快的绝对关系。采用组相联(部分相联)映射方式的Cache,发生块冲突的概率比直接映射方式更高。答案:错误解析:三类Cache映射方式的冲突概率排序为:直接映射最高,组相联次之,全相联最低,因此组相联的冲突概率是低于直接映射、高于全相联的,题目描述的逻辑关系完全相反。总线的突发传输模式,只需要发送一次首地址就可以连续传输多个对应连续地址的数据,非常适合批量数据传输场景。答案:正确解析:突发传输的核心定义就是仅传输一次首地址,后续自动按照地址递增规则连续传输多个数据,不需要重复发送地址信息,大幅提升大批量连续数据的传输效率。浮点数的尾数采用规格化表示的核心目的,是扩大浮点数可以表示的数值整体范围。答案:错误解析:浮点数的数值表示范围是由阶码部分的位数决定的,尾数规格化的核心目的是尽可能保留尾数的有效数字位数,提升浮点数的表示精度,和数值范围没有直接关联。机械式磁盘的总访问延迟,由寻道时间、旋转等待时间、数据传输时间三个部分共同组成。答案:正确解析:机械式磁盘是机电结合的存储介质,首先磁头移动到目标磁道耗费寻道时间,之后等待目标扇区旋转到磁头下方耗费旋转等待时间,最后完成数据的读写传输耗费传输时间,三部分的总和就是磁盘的总访问时间。指令的地址码字段一定用来直接表示操作数对应的内存物理地址。答案:错误解析:绝大多数寻址方式下地址码字段存放的是形式地址、偏移量、寄存器编号等信息,需要经过对应的寻址计算才能得到最终的有效物理地址,并不是直接表示物理内存地址。双端口存储器的两个独立端口可以在任意时刻同时访问同一个存储单元,不会产生任何访问冲突。答案:错误解析:双端口存储器的两个端口同时访问同一个存储单元时,必然会出现读写冲突,需要内置的仲裁逻辑决定优先响应其中一个端口的访问请求,不能同时访问同一个单元。采用统一编址方式的计算机系统中,I/O端口的地址和主存单元地址共享同一个线性地址空间,可以直接使用普通访存指令完成外设的读写操作,不需要专门的IO指令。答案:正确解析:统一编址的设计逻辑就是把外设接口的寄存器当做普通的主存单元分配地址,所有普通的访存指令都可以直接访问这些外设地址,不需要额外设计专门的IN/OUT类IO指令。单发射顺序执行的CPU,其CPI的数值不可能小于1。答案:正确解析:单发射CPU每个时钟周期最多只能启动一条指令的执行,即便采用流水线优化,理想状态下CPI也只能无限趋近于1,不可能小于1。异步串行通信的通信双方不需要共享同一个全局同步时钟,依靠握手信号来协调数据传输的时序,适配不同速度的设备之间的通信。答案:正确解析:异步通信完全不依赖全局时钟,通过就绪、应答等握手信号确认数据传输的状态,不需要复杂的时钟同步电路,适配跨设备的低速率通信场景。四、简答题(共5题,每题6分,共30分)简述冯诺依曼体系结构中存储程序原理的核心要点。答案:第一,计算机开始运行之前,必须把预先编写完成的处理程序和需要用到的原始数据全部提前存入主存储器中;第二,计算机运行过程中不需要人工干预,可以自动、依次地从主存中取出对应的指令,解析指令操作码,完成指令要求的运算或者控制操作;第三,所有程序指令和原始数据全部采用二进制形式表示,二者在主存中的存储形式完全等价,CPU使用统一的地址寻址规则访问所有存储单元,既可以取指令也可以读写数据。解析:三个核心要点各占2分,完整覆盖存储程序原理的全部核心逻辑,是现代通用计算机的运行基础,考生遗漏任意一个要点都会扣除对应分值。简述Cache三种常见映射方式的核心特点和优缺点。答案:第一,直接映射方式:每个主存块只能固定映射到Cache中唯一指定的块位置,硬件实现逻辑非常简单,成本低访问速度快,但块冲突概率很高,Cache的空间利用率低;第二,全相联映射方式:每个主存块可以映射到Cache中任意一个空闲块的位置,块冲突概率极低,Cache空间利用率很高,但需要实现全相联的比较逻辑,硬件实现成本高,访问速度慢;第三,组相联映射方式:将Cache内的块划分为若干个大小固定的组,每个主存块可以映射到指定组内的任意一个空闲块位置,平衡了直接映射和全相联的优缺点,冲突概率适中同时硬件成本可控,是当前主流CPU普遍采用的Cache映射方案。解析:三种映射方式各占2分,分别覆盖核心逻辑、优点、缺点三个维度,考生准确描述出每种映射的核心特性即可拿到对应分值。简述中断响应阶段和中断处理阶段的核心区别。答案:第一,执行主体和执行时机不同:中断响应是CPU在每条指令执行周期的末尾,由硬件自动完成的检测流程,执行耗时极短;中断处理是CPU响应中断后,软硬件配合执行中断服务程序完成外设请求的过程,执行耗时根据任务复杂度差异很大;第二,完成的核心操作不同:中断响应阶段硬件自动完成关中断、保存断点地址、识别中断源、把中断服务程序入口地址送入PC四个固定操作;中断处理阶段需要完成保护断点上下文、执行具体的中断业务逻辑、恢复现场、开中断返回四个步骤;第三,用户可见性不同:中断响应的整个过程对用户完全透明,用户完全感知不到这个过程的发生;中断处理的服务程序由开发人员编写,可以自定义调整业务逻辑,开发人员可以感知和控制这个过程。解析:三个要点各占2分,清晰区分两个阶段的核心差异,覆盖所有考研考纲规定的核心考点。简述硬连线控制器和微程序控制器各自的核心优缺点。答案:第一,硬连线控制器由纯组合逻辑电路直接生成所有指令对应的控制信号,核心优点是指令执行速度极快,延迟极低,核心缺点是电路逻辑复杂,一旦设计完成,修改、扩展新指令的难度极高,适配复杂指令系统的成本很高;第二,微程序控制器把每条机器指令的控制逻辑拆解为若干条微指令,存放在只读控制存储器中,核心优点是逻辑结构规整,指令扩展和调试修改的难度很低,灵活性极强,核心缺点是执行指令时需要额外读取微指令,整体执行速度远慢于硬连线控制器;第三,当前高性能CPU的设计普遍采用二者融合的方案,对于使用频率极高的核心指令采用硬连线逻辑实现,保证执行速度,对于功能复杂使用频率极低的指令采用微程序实现,兼顾灵活性,在性能和开发成本之间找到最优平衡。解析:三个要点各占2分,完整覆盖两类控制器的优缺点和实际应用方案,符合简答题的评分标准。简述段式虚拟存储管理和页式虚拟存储管理的核心差异。答案:第一,划分依据不同:页是操作系统为了内存管理方便划分的固定大小的物理管理单位,普通用户完全感知不到页的边界和存在,段是用户编写程序时按照逻辑功能模块划分的可变大小的逻辑单位,用户可以明确感知段的边界,也可以自定义段的大小;第二,地址结构不同:页式存储的逻辑地址是一维线性地址,只用一个地址编码就可以定位具体的存储单元;段式存储的逻辑地址是二维地址,必须同时提供段号和段内偏移两个部分才能定位具体的存储单元;第三,内存碎片特性不同:页式存储容易产生内部碎片,也就是最后一页分配后剩余的未使用空间,不会产生外部碎片;段式存储不会产生内部碎片,但随着段的不断分配和回收,很容易产生大量的外部碎片,需要频繁进行内存紧凑整理操作才能消除。解析:三个要点各占2分,覆盖段页式管理差异的所有核心考点,逻辑清晰完整。五、论述题(共3题,每题10分,共30分)结合实际现代CPU和存储系统的设计实例,论述层次化存储体系的设计思路、各层级的作用以及实现的平衡效果。答案:论点:层次化存储体系的核心设计思路基于程序的局部性原理,在速度、容量、成本三个相互制约的核心要素之间找到最优平衡点,让整个存储系统同时具备接近最高速存储介质的访问速度、接近最低速大容量存储介质的总容量,同时整体的单位成本控制在可接受的范围内。论据:整个存储体系从CPU核心向外逐层扩展,第一层是CPU内部的通用寄存器阵列,完全和CPU核心同频运行,访问延迟只有1到2个时钟周期,总容量通常只有几十KB到几百KB,用来存放当前正在运算的即时操作数,是整个体系中速度最快、单位成本最高的部分;第二层是一级Cache,分为独立的指令Cache和数据Cache,访问延迟仅为几个时钟周期,总容量通常为几十KB,用来缓存访问频率最高的热点指令和数据;第三层是二级Cache,访问延迟为十几到几十个时钟周期,容量通常为几百KB到几MB;第四层是三级Cache,由所有CPU核心共享,访问延迟为几十到上百个时钟周期,容量通常为几MB到几十MB,这三层Cache全部采用SRAM工艺制作,单位容量成本远高于DRAM主存;第五层是DRAM主存,访问延迟大概几百个时钟周期,总容量通常几GB到几十GB,单位成本远低于SRAM,用来存放当前所有运行进程的全部代码和数据;最底层是固态硬盘或者机械硬盘,访问延迟在毫秒级,总容量可以达到数TB甚至几十TB,单位成本极低,用来永久存储所有文件和程序。实例说明:当前主流桌面消费级CPU的设计中,三级缓存总容量普遍超过60MB,整机主存容量可以扩展到64GB,固态硬盘容量可以达到数TB,整套系统的缓存命中率可以达到99%以上,99%的访存请求都可以在Cache层级得到响应,用户几乎感知不到低速主存和外存的延迟,既避免了全部采用高速SRAM带来的天价成本,又避免了全部采用低速DRAM带来的性能不足问题。结论:层次化存储体系是经过几十年工业界验证的经典架构,完全适配现代程序的运行特性,后续的新型非易失性存储介质也都是融入到这个层次体系的中间层级,进一步优化整个体系的性价比,是现代冯诺依曼体系计算机不可替代的核心组成部分。解析:整个论述逻辑完整,覆盖理论原理、各层级特性描述、实际产品实例三个部分,得分点分配为:理论原理2分,各层级特性描述4分,实际实例2分,总结结论2分,合计10分,符合考研论述题的评分要求。结合现代高性能指令流水线的优化实例,论述流水线三类核心冒险的产生原因和对应的常用解决方案。答案:论点:指令流水线的核心设计思路是把单条指令的执行过程拆分为多个独立的阶段,让多条指令的不同阶段可以并行执行,大幅提升CPU的指令吞吐率,但是流水线各个阶段共享硬件资源,很容易出现各类冒险冲突,导致流水线停顿阻塞,抵消并行带来的性能收益,需要针对性设计优化方案尽可能消除冒险带来的性能损失。论据:第一类是结构冒险,产生原因是多条同时处于流水线中的指令争抢同一个共享硬件资源,比如同时要访问存储器但系统只有一个统一的存储端口,解决方案通常是采用分离的指令Cache和数据Cache,给取指阶段和访存阶段分配独立的访问端口,或者为容易发生争抢的功能单元设置多个副本,比如设置多个算术逻辑单元、多个访存端口,少量实在无法避免的冲突就插入流水线气泡等待资源空闲。早期经典的5级流水线MIPS架构就采用了分离的指令和数据Cache,完全消除了流水线访存的结构冒险,不需要插入任何额外的停顿气泡。第二类是数据冒险,产生原因是后续指令需要用到前面指令的运算结果,但是前面的指令还没有完成寄存器回写操作,后续指令从寄存器堆读到的还是旧的错误数值,最常用的解决方案是设计数据旁路(转发)通路,把前一条指令在ALU中计算完成的结果直接通过专用通路转发给后面需要用到该结果的指令的输入端口,不需要等待结果写回寄存器堆,绝大多数的RAW数据冒险都可以通过旁路通路完全消除,只有极少数极端依赖的场景才需要插入少量停顿气泡。当前主流的超标量流水线CPU中会设置数十条独立的旁路通路,数据冒险带来的停顿几乎可以忽略不计。第三类是控制冒险,产生原因是遇到分支跳转指令时,需要等分支指令执行完成才能确定下一条指令的地址,此时流水线后续已经预取的所有指令都需要作废,产生流水线冲刷。常用的解决方案是采用高精度的分支预测技术,提前预判分支指令的跳转方向和目标地址,按照预判结果提前预取后续指令,当前主流CPU的分支预测准确率可以达到95%以上,大幅降低了控制冒险带来的性能损失。结论:三类冒险的优化方案都以极小的硬件开销为代价,就可以让流水线的实际吞吐率接近每时钟周期执行一条指令的理论峰值,是现代高性能CPU设计的核心优化手段,也是所有现代通用处理器的标准配置。解析:整个论述逻辑清晰,覆盖三类冒险的产生

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论