计算机系统结构第五章
- 格式:ppt
- 大小:1.03 MB
- 文档页数:39
word 文档下载后可自由复制编辑你计算机系统结构清华第 2 版习题解答word 文档下载后可自由复制编辑1 目录1.1 第一章(P33)1.7-1.9 (透明性概念),1.12-1.18 (Amdahl定律),1.19、1.21 、1.24 (CPI/MIPS)1.2 第二章(P124)2.3 、2.5 、2.6 (浮点数性能),2.13 、2.15 (指令编码)1.3 第三章(P202)3.3 (存储层次性能), 3.5 (并行主存系统),3.15-3.15 加 1 题(堆栈模拟),3.19 中(3)(4)(6)(8)问(地址映象/ 替换算法-- 实存状况图)word 文档下载后可自由复制编辑1.4 第四章(P250)4.5 (中断屏蔽字表/中断过程示意图),4.8 (通道流量计算/通道时间图)1.5 第五章(P343)5.9 (流水线性能/ 时空图),5.15 (2种调度算法)1.6 第六章(P391)6.6 (向量流水时间计算),6.10 (Amdahl定律/MFLOPS)1.7 第七章(P446)7.3 、7.29(互连函数计算),7.6-7.14 (互连网性质),7.4 、7.5 、7.26(多级网寻径算法),word 文档下载后可自由复制编辑7.27 (寻径/ 选播算法)1.8 第八章(P498)8.12 ( SISD/SIMD 算法)1.9 第九章(P562)9.18 ( SISD/多功能部件/SIMD/MIMD 算法)(注:每章可选1-2 个主要知识点,每个知识点可只选 1 题。
有下划线者为推荐的主要知识点。
)word 文档 下载后可自由复制编辑2 例 , 习题2.1 第一章 (P33)例 1.1,p10假设将某系统的某一部件的处理速度加快到 10倍 ,但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%,则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少?解:由题意可知: Fe=0.4, Se=10,根据 Amdahl 定律S n To T n1 (1Fe )S n 1 10.6 0.4100.64 Fe Se 1.56word 文档 下载后可自由复制编辑例 1.2,p10采用哪种实现技术来求浮点数平方根 FPSQR 的操作对系统的性能影响较大。
第五章存储层次知识点汇总存储器层次结构、存储层次性能参数(平均每位价格、命中率、平均访存时间)、存储层次4个问题、CPU 访存地址分割、全相联映像、直接映像、组相联映像、查找方法、替换算法(随机、先进先出、最近最少使用法)、写直达法、写回法、按写分配、不按写分配、Cache性能分析、3C失效(强制失效、容量失效、冲突失效)、Victim Cache、伪相联映像Cache、硬件预取、编译器优化(数组合并、内外循环交换、循环融合、分块)、写缓冲合并、单字宽存储器、多字宽存储器、多体交叉存储器、存储体、虚拟存储器(页式、段式)、快表(TLB)简答题1.单级存储器的主要矛盾是什么?通常采取什么方法来解决?(知识点:多级存储器)答:主要矛盾:(1) 速度越快,每位价格就越高。
(2) 容量越大,每位价格就越低。
(3) 容量越大,速度越慢。
采取多级存储层次方法来解决。
2.“Cache-主存”和“主存-辅存”层次的主要区别是什么?(知识点:存储层次)3.在存储层次中应解决哪四个问题?(知识点:存储层次的四个问题)答:(1)映像规则:当把一个块调入高一层存储器时,可以放到哪些位置上。
(2)查找算法:当所要访问的块在高一层存储器中时,如何找到该块。
(3)替换算法:当发生失效时,应替换哪一块。
(4)写策略:当进行写访问时,应进行哪些操作。
4.地址映像方法有哪几种?它们各有什么优缺点?(知识点:地址映像)(1)全相联映像。
实现查找的机制复杂,代价高,速度慢。
Cache空间的利用率较高,块冲突概率较低,因而Cache的失效率也低。
(2)直接映像。
实现查找的机制简单,速度快。
Cache空间的利用率较低,块冲突概率较高,因而Cache 的失效率也高。
(3)组相联映像。
组相联是直接映像和全相联的一种折中。
5.Cache的3C失效是哪三种失效?针对每种失效给出一种降低失效率的方法。
(知识点:3C失效)答:强制性失效、容量失效、冲突失效。
5.1 解释下列术语多级存储层次:由若干个采用不同实现技术的存储器构成的存储器系统,各存储器处在离CPU不同距离的层次上。
使得靠近CPU的存储器速度较快,容量较小。
整个存储系统的速度接近与离CPU最近的存储器的速度,而容量和每位价格接近于最低层次的容量和价格。
全相联映像:指主存中的任一块可以被放置到Cache中的任意一个位置。
直接映像:指主存中的每一块只能被放置到Cache中唯一的一个位置。
组相联映像:指主存中的每一块可以被放置到Cache中固定的一个组中的任意位置。
替换算法:由于主存中的块比Cache中的块多,所以当要从主存中调入一个块到Cache中时,会出现该块所映像的Cache块位置已经被占用的情况。
替换算法即解决如何选择替换块的问题。
LRU:最近最少使用法。
选择近期最少被访问的块作为被替换的块。
写直达法:在执行“写”操作时,不仅把信息写入Cache中相应的块,而且也写入下一级存储器中相应的块。
写回法:只把信息写入Cache中相应的块,该块只有在被替换时才被写回主存。
按写分配法:在写失效时,先把所写单元所在的块从主存调入Cache,然后再进行写入。
不按写分配法:写失效时,直接写入下一级存储器而不将相应的块调入Cache。
命中时间:CPU所要访问的块在Cache中,确认并取走所花费的时间开销。
失效率:CPU一次访存不命中的概率。
失效开销:CPU一次访存不命中,而额外增加的访存开销。
强制性失效:当第一次访问一个块时,该块不在Cache中,需从下一级存储器中调入Cache。
容量失效:如果程序执行执行时所需的块不能全部调入Cache中,则当某些快被替换后,若又重新被访问,就会发生失效。
冲突失效:在组相联或直接映像Cache中,若不多的块映像到同一组中,则会出现该组中某个块被别的块替换,然后又重新被访问的情况。
2:1 Cache经验规则:大小为N的直接映像Cache的失效率约等于大小为N/2的2路组相联Cache的失效率。
大一计算机第五章知识点第五章知识点:大一计算机随着科技的发展,计算机已经成为现代社会不可或缺的一部分。
作为计算机专业的学生,了解和掌握计算机的各种知识点至关重要。
在大一阶段,我们学习了计算机的基础知识,其中第五章涵盖了一系列重要的知识点。
在本文中,我将从不同的角度来探讨这些知识点,让我们一起来了解和深入研究吧。
输入输出设备计算机是由输入、处理和输出三个部分组成的。
在这些部分中,输入输出设备发挥着重要的作用。
通过输入设备,我们可以将信息输入到计算机中,例如键盘、鼠标、扫描仪等。
而输出设备则将计算机处理后的结果展示给用户,例如显示器、打印机、音响等。
了解和熟悉这些设备对于我们正确使用计算机非常重要。
存储器在计算机系统中,存储器也是至关重要的组成部分之一。
存储器分为主存储器和辅助存储器两种类型。
主存储器又称为内存,用于临时存储数据和程序。
辅助存储器则用于长期储存数据和程序,例如硬盘、光盘以及U盘等。
了解存储器的不同类型和使用方法,可以帮助我们更好地管理和储存数据。
操作系统操作系统是计算机系统的核心组成部分。
它负责管理和控制计算机的硬件和软件资源,提供良好的用户界面,以及实现各种功能和服务。
在大一的计算机课程中,我们也学习了操作系统的基础知识,例如进程管理、内存管理、文件系统等。
了解和掌握操作系统的概念和功能,对于我们编程和系统维护都有很大的帮助。
网络技术随着互联网的迅猛发展,网络技术已经成为计算机领域中不可或缺的一部分。
在大一的计算机课程中,我们也学习了网络的基础知识。
了解网络的工作原理、通信协议、网络安全等方面的知识,可以帮助我们更好地理解和应用网络技术。
在今后的学习和工作中,网络技术的运用将变得越来越重要。
程序设计语言计算机程序设计是我们学习计算机专业的重要内容之一。
在大一的计算机课程中,我们学习了C语言作为我们的第一门程序设计语言。
了解和掌握C语言的基础知识,可以帮助我们更好地理解和编写程序。
在未来的学习和工作中,我们还将学习更多的编程语言,不断提升自己的编程能力和技巧。
第 5 章习题答案3.假定某计算机中有一条转移指令,采用相对寻址方式,共占两个字节,第一字节是操作码,第二字节是相对位移量(用补码表示),CPU每次从内存只能取一个字节。
假设执行到某转移指令时PC的内容为200,执行该转移指令后要求转移到100开始的一段程序执行,则该转移指令第二字节的内容应该是多少?参考答案:因为执行到该转移指令时PC为200,所以说明该转移指令存放在200单元开始的两个字节中。
因为CPU每次从内存只能取一个字节,所以每次取一个字节后PC应该加1。
该转移指令的执行过程为:取200单元中的指令操作码并译码→PC+1→取201单元的相对位移量→PC+1→计算转移目标地址。
假设该转移指令第二字节为Offset,则100=200+2+Offset,即Offset = 100–202 = –102 = 10011010B(注:没有说定长指令字,所以不一定是每条指令占2个字节。
)4.假设地址为1200H的内存单元中的内容为12FCH,地址为12FCH的内存单元的内容为38B8H,而38B8H单元的内容为88F9H。
说明以下各情况下操作数的有效地址和操作数各是多少?(1)操作数采用变址寻址,变址寄存器的内容为12,指令中给出的形式地址为1200H。
(2)操作数采用一次间接寻址,指令中给出的地址码为1200H。
(3)操作数采用寄存器间接寻址,指令中给出的寄存器编号为8,8号寄存器的内容为1200H。
参考答案:(1)有效地址EA=000CH+1200H=120CH,操作数未知。
(2)有效地址EA=(1200H)=12FCH,操作数为38B8H。
(3)有效地址EA=1200H,操作数为12FCH。
5.通过查资料了解Intel 80x86微处理器和MIPS处理器中各自提供了哪些加法指令,说明每条加法指令的汇编形式、指令格式和功能,并比较加、减运算指令在这两种指令系统中不同的设计方式,包括不同的溢出处理方式。