2012级计算机体系结构综合作业-1
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2012级《计算机体系结构》综合作业-1
（解答要求：题目可打印，解答须手写。
考试前1周交）
姓名班级学号
一、填空题
1.要使计算机系统较为平衡，每MIPS的CPU性能需要对应的主存容
量和的I/O带宽。
2.对于最常见的事件，通常赋予它优先的处理权和资源使用权，这是计算机体
系结构设计中的原则。
可改进比例的值总是。
3.带宽的增长速度总是优于时延：至少是其时延性能提高速度的。
编译器
通过重新组织代码顺序消除暂停的技术被称为。
4.对某流水线处理器测试时发现其存在结构冲突，通常采用和方法
解决该问题。
5.减少流水线处理分支暂停时钟周期数的途径包括和。
6.经验规律表明，大小为的直接映像Cache失效率大致为的2路组相
连Cache失效率相同。
7.根据平均访存公式，提高Cache性能的经典方法是降低失效率。
所有的失效
可以归纳为强制失效失效以及失效三种类型，即3C失效。
8.多处理机系统的2种基本结构分别是和。
9.MTTR是指，MTTF是指。
10.RAID01和RAID10区别是以及。
二、选择题
1.下面的指令中，（）不属于RISC处理器指令集。
A. ADD R4, [1000]
B. LD R3，(R4)
C. SUB R4，R3
D.SD 0(R3),R4
2.在其它部件性能保持不变的情况下，对CPU性能的不断改进并没有获得期望的结果，这主要是受到了（）的影响.
A. Amdahl定律
B. 流水线
C. 指令集
D.体系结构
3.对Cache性能分析时，我们发现（）不受Cache容量的影响。
A. 强制性失效
B.容量失效
C. 冲突失效
D. 3C失效
4.科学计算中采用向量处理机的主要原因是（）较少。
A. 数据相关
B. 控制相关
C. 结构相关
D.非向量处理机
5.以下属于降低Cache失效率的方法是（）
A.子块放置技术
B. 编译器优化
C. 采用两级Cache
D.虚拟Cache
6.多处理机实现的并行主要是（）
A．指令级 B.线程级 C.任务级或过程级 D.作业或程序级7．与线性流水线最大吞吐率有关的是（）
A．各个子过程的执行时间 B.最大子过程的执行时间
C. 最慢子过程的执行时间
D.最后子过程的执行时间
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解答要求：试题可打印，解答须手写。
考试前1周交
8．由多个通道组成的I/O系统中，I/O通道的最大流量是（）。
A．各通道最大流量的最大值 B. 各通道最大流量之和
C. 各通道实际流量的最大值
D. 各通道实际流量之和9．总线监听协议在本地Cache的数据块被修改时，通过总线把改写的数据块广播到给数据块的所有Cache中，这是监听协议的（）
A．写通过策略 B.写回策略 C.写无效策略 D.写更新策略
10．异构多处理机系统负载均衡调度的实现目标是（）。
A．分配到各处理机的任务数相等 B. 分配到各处理机的计算量均衡
C. 使多处理作业的时间最短
D.使分配到各处理机的任务的粒度相等
三、判断题（正确的打“√”；错误的打“×”。
）
1. 处理器的成本在系统成本中占支配地位。
（）
2. 在评估一个系统或者分析性能价格比时忽视软件的成本。
（）
3. 虽然结构相关会影响流水线的性能，但是我们在具体的流水线设计中仍然允许一定的结构相关存在。
（）
4. 要使线性流水线的实际吞吐率接近理想的最大吞吐率，应将子过程分得越多才越好。
（）。
5．有缺陷的系统结构不可能是一种成功的系统结构。
（）
6．随着机器CPI的降低，控制相关对性能的影响越来越大。
（）
7．由一个程序的Cache性能可以推测出另一个程序的Cache性能。
（）8．计算机体系结构设计中应注重支持对控制指令的加速。
（）
9．指令的动态调度是以硬件复杂性的显著增加为代价的。
（）
10．增加指令间并行性最简单和最常用的方法是开发循环级并行性（）。
四、计算或回答下列问题
1. （1）计算机系统设计中经常使用的5个定量原理是什么？简述它们的含义
（2）一个计算机体系结构从产生到消亡大约需要经过哪些阶段和时间？
2. 列举出下面循环中的所有相关，包括输出相关、反相关、真相关。
for (i=2; i<100; i=i+1)
a[i]=b[i]+a[i] ;/* s1 */
c[i+1]=a[i]+d[i] ;/* s2 */
a[i-1]=2*b[i] ;/* s3 */
b[i+1]=2*b[i] ;/* s4 */
3. ⑴由流水线CPI公式可知：减少停顿是获得流水线的最大流量保证。
写出ILP研究中为克服各种停顿所采取的相关技术。
(2)简述Tomasulo算法的基本思想。
4．现在的一些微处理器设计采用可调电压，电压降低15%可能导致频率下降15%，这对动态能耗和功耗有什么影响？
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5. 某台主频为400MHz的计算机执行标准测试程序，程序中指令类型、执行数量和平均时钟周期数如下：
求该计算机的有效CPI、MIPS和程序执行时间。
6. （1）为何通常要将计算机中的存储器系统设计为层次结构形式，其理论基础是什么？
（2）若存储器层次结构中某级存储器的命中率为75%，在该级存储器中存储器请求命中的完成时间是12ns，该级存储器的存储器请求失效率为100ns。
问：该级存储器的平均访问时间是多少？
7．设有一条3段流水线，各段执行时间依次为△t、3△t和△t。
(1)分别计算连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。
(2)将瓶颈段细分为3个独立段，各子段执行时间均为At，分别计算改进后的流水线连续输入3条指令和连续输入30条指令时的实际吞吐率和效率。
(3)比较(1)和(2)的结果，给出结论。
8.（1）在并行多处理机系统中的私有Cache会引起Cache中的内容相互之间以及与共享存储器之间互不相同的问题，即多处理机的Cache一致性问题。
请问有哪些原因导致这个问题？
（2）提出同时多线程技术（SMT）的主要原因是什么
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