第5章标量处理机(5.1,5.2,5.3)-性能分析与非线性调度
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(效率:3/8△t 效率:3/8)同步强化练习一.单项选择题。
1. 重叠机器局部相关的处理方法有两类:推后后续指令对相关单元的读和〔 C 〕。
A.异步流动B.采用顺序流动C.设置相关直接通路D.调整指令流动的顺序2. CRAY-1的流水线是〔 C 〕。
A. 多条单功能流水线B.一条单功能流水线C.一条多功能流水线D.多条多功能流水线3. 指令间的“一次重叠〞是指〔 B 〕。
A.“K 执行〞与“1+K 取指〞重叠B.“1+K 分析〞与“K 执行〞重叠C.“1+K 取指〞与“K 分析〞重叠D. “K 分析〞与“1+K 执行〞重叠4. 指令缓冲器的容量越大,发生指令相关的概率将〔 A 〕。
A.增大B.降低C.不变D.不定5. “取指〞、“分析〞、“执行〞之间的流水属于〔 B 〕。
A.系统级流水B.处理机级流水C.部件级流水D.作业级流水6. 非线性流水线是指〔 B 〕。
A.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同B.一次运算中要屡次使用流水线中的某些功能段C.一次运算中使用流水线的多个功能段D.流水线的各个功能段在各种运算中有不同的组合7. 关于标量流水机的说法有错的是〔 B 〕。
A.没有向量数据表示B.不能对向量数据进展运算C.可对标量数据进展流水处理D.可以对向量、数组进展运算8. 与流水线最大吞吐率有关的是〔 D 〕。
A.最后子过程的时间B.各个子过程的时间C.最快子过程的时间D.最慢子过程的时间9. 在流水线的相关处理中,会发生“写一写〞相关和“先读后写〞相关的是〔 C 〕。
A.猜想法B.顺序流动C.异步流动D.相关专用通路10. 在流水机器中,全局性相关是指〔 D 〕。
A.先读后写相关B.指令相关C.先写后读相关D.由转移指令引起的相关11. IBM360/91机对指令中断的处理方法是〔 A 〕。
A.不准确断点法B.指令复执法C.准确断点法D.对流水线重新调度12. CRAY-1机的两条向量指令V1←V2+V3V4←V1*V5属于〔 B 〕。
中国海洋大学计算机系统结构课程大纲(理论课程)中国海洋大学计算机系统结构课程大纲(理论课程)英文名称Computer Architecture【开课单位】计算机科学与技术系【课程模块】学科基础【课程编号】【课程类别】选修【学时数】 48 (理论实践 ) 【学分数】 3一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
(一)教学对象计算机科学与技术专业大学三年级学生(二)教学目标及修读要求1、教学目标(课程结束后学生在知识、技能和态度三个层面达到的目标) 本课程的结束后,学生应掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法,初步了解和掌握几种高性能计算机系统的架构;初步具备计算机系统的架构分析能力,初步具备计算机系统性能的评测技能;对现有的主流计算机系统能有一个比较全面的了解,开阔眼界和思路,为今后进一步的学习、研究和工作奠定基础。
2、修读要求(简要说明课程的性质,与其他专业课程群的关系,学生应具备的基本专业素质和技能等)本课程是一门专业理论课。
由于计算机系统是一个复杂的系统,在学生已经学习了“计算机组成原理”、“计算机操作系统”、“汇编语言程序设计”、“高级语言程序设计”等计算机硬件和软件方面的多门课程之后,通过学习“计算机系统结构”这门课程才能够建立起计算机系统的完整概念。
(三)先修课程(参照2011版人才培养方案中的课程名称,课程名称要准确) 先修课程:“高级语言程序设计”;“计算机组成原理”;“操作系统”。
二、教学内容(一)第1章计算机系统结构的基本概念1、主要内容:1.1 计算机系统结构1.2 计算机系统设计技术1.3 系统结构的评价标准1.4 计算机系统结构的发展2、教学要求:(按照掌握、理解、了解三个层次对学生学习提出要求)掌握计算机系统层次结构,计算机系统结构、计算机组成、计算机实现定义及三者之间的关系,透明性概念,Amdahl定律,CPU性能公式,局部性原理,MIPS 定义,MFLOPS定义,计算机系统结构的分类;理解计算机系统设计方法,系统结构的评价标准;了解冯?诺依曼计算机特征,计算机系统结构的发展,价格、软件、应用、VLSI和算法对系统结构的影响。
02325计算机系统结构计算机系统结构第1章计算机系统结构的基本概念1.1计算机系统的多级层次结构计算机系统的多级层次结构 1.2计算机系统结构、组成与实现1.2.1结构、组成、实现的定义与内涵内涵1.2.2计算机系统结构、组成和实现三者的相互影响现三者的相互影响1.3软硬件取舍与计算机系统设计思路思路1.3.1软硬件取舍的基本原则软硬件取舍的基本原则1.3.2计算机系统的设计思路计算机系统的设计思路1.4结构设计要解决好软件的可移植性植性1.4.1统一高级语言统一高级语言1.4.2采用系列机采用系列机1.4.3模拟与仿真模拟与仿真1.5应用与器件的发展对系统结构的影响的影响1.5.1应用的发展对系统结构的影响1.5.2器件的发展对系统结构的影响1.6系统结构中的并行性发展及计算机系统的分类算机系统的分类1.6.1并行性概念并行性概念1.6.2并行处理系统的结构与多机系统的耦合度系统的耦合度1.6.3计算机系统的分类计算机系统的分类第2章数据表示与指令系统章数据表示与指令系统2.1数据表示数据表示2.1.1数据表示与数据结构数据表示与数据结构2.1.2高级数据表示高级数据表示2.1.3引入数据表示的原则引入数据表示的原则2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择处理方法的选择2.2寻址方式寻址方式2.2.1寻址方式分析寻址方式分析2.2.2逻辑地址与主存物理地址逻辑地址与主存物理地址 2.3指令格式的优化设计指令格式的优化设计2.3.1操作码的优化操作码的优化2.3.2指令字格式的优化指令字格式的优化2.4按CISC方向发展与改进指令系统系统2.4.1面向目标程序优化实现改进2.4.2面向高级语言优化实现改进2.4.3面向操作系统优化实现改进2.5按RISC方向发展与改进指令系统系统2.5.1 RISC的提出的提出2.5.2设计RISC的原则的原则2.5.3设计RISC结构用的基本技术2.5.4 RISC技术的发展技术的发展第3章总线、中断与输入输出系统中断与输入输出系统 3.1输入输出系统的基本概念输入输出系统的基本概念3.2总线设计总线设计3.2.1总线的类型总线的类型3.2.2总线的控制方式总线的控制方式3.2.3总线的通讯技术总线的通讯技术3.2.4数据宽度与总线线数数据宽度与总线线数3.3中断系统中断系统3.3.1中断的分类和分级中断的分类和分级3.3.2中断系统的软硬件功能分配3.4通道处理机通道处理机 3.4.1工作原理工作原理3.4.2通道流量的分析通道流量的分析第4章存储体系章存储体系4.1存储体系概念与并行主存系统4.1.1发展存储体系的必要性发展存储体系的必要性4.1.2并行主存系统频宽的分析并行主存系统频宽的分析4.1.3存储体系的形成与分支存储体系的形成与分支4.1.4存储体系的性能参数存储体系的性能参数4.2虚拟存储器虚拟存储器4.2.1不同的虚拟存储管理方式不同的虚拟存储管理方式4.2.2页式虚拟存储器的构成页式虚拟存储器的构成4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题4.3高速缓冲高速缓冲(Cache)(Cache)(Cache)存储器存储器存储器4.3.1基本结构基本结构4.3.2地址的映象与变换地址的映象与变换4.3.3替换算法的实现替换算法的实现4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析性能分析第5章重叠、流水和向量处理机章重叠、流水和向量处理机5.1重叠方式重叠方式5.1.1基本思想和一次重叠基本思想和一次重叠5.1.2相关处理相关处理5.2流水方式流水方式5.2.1基本概念基本概念5.2.2流水线处理机的主要性能流水线处理机的主要性能5.2.3流水机器的相关处理和控制机构机构5.3向量的流水处理与向量流水处理机理机5.3.1向量的流水处理向量的流水处理5.3.2向量流水处理机向量流水处理机5.4指令级高度并行的超级处理机5.4.1超标量处理机超标量处理机5.4.2超长指令字超长指令字(VLIW)(VLIW)(VLIW)处理机处理机处理机5.4.3超流水线处理机超流水线处理机第6章阵列处理机章阵列处理机6.1阵列处理机原理阵列处理机原理6.1.1阵列处理机的基本构形阵列处理机的基本构形6.1.2阵列处理机的特点阵列处理机的特点6.2阵列处理机的并行算法阵列处理机的并行算法6.2.1 ILLIACⅣ的处理单元阵列结构结构6.2.2阵列处理机的并行算法举例6.3 SIMD计算机的互连网络计算机的互连网络6.3.1互连网络的设计目标及互连函数函数6.3.2基本的单级互连网络基本的单级互连网络6.3.3多级互连网络多级互连网络6.4并行存储器的无冲突访问并行存储器的无冲突访问6.5并行处理机举例并行处理机举例6.5.1 MPP位平面阵列处理机位平面阵列处理机6.5.2 CM连接机连接机第7章多处理机章多处理机7.1多处理机的特点及主要技术问题7.2多处理机的硬件结构多处理机的硬件结构7.2.1紧耦合和松耦合紧耦合和松耦合7.2.2机间互连形式机间互连形式7.3程序并行性程序并行性7.3.1并行算法并行算法7.3.2程序并行性的分析程序并行性的分析7.3.3并行程序设计语言并行程序设计语言7.4多处理机的性能多处理机的性能7.4.1任务粒度与系统性能任务粒度与系统性能7.4.2性能模型与分析性能模型与分析7.5多处理机的操作系统多处理机的操作系统7.5.1主从型操作系统主从型操作系统7.5.2各自独立型操作系统各自独立型操作系统7.5.3浮动型操作系统浮动型操作系统第8章其它计算机结构章其它计算机结构8.1脉动阵列机脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理和特点8.1.2通用的脉动阵列结构通用的脉动阵列结构8.2大规模并行处理机MPP与机群系统系统8.2.1大规模并行处理机MPP8.2.2机群系统机群系统8.3数据流机数据流机8.3.1数据驱动的概念数据驱动的概念8.3.2数据流程序图和语言数据流程序图和语言8.3.3数据流计算机的结构数据流计算机的结构8.3.4数据流机器存在的问题数据流机器存在的问题8.4归约机归约机8.5智能机智能机8.5.1智能信息处理与智能机智能信息处理与智能机8.5.2智能机的结构和机器语言智能机的结构和机器语言★翻译和解释的区别和联系?区别:区别:翻译是整个程序转换,翻译是整个程序转换,翻译是整个程序转换,解释解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。
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。
计算机控制技术第二版课后第五章答案于海生1、显示器得屏幕尺寸就是指()得长度,一般以英寸为单位。
[单选题] *A. 显示器屏幕对角线(正确答案)B. 显示器屏幕水平宽度C. 显示器屏幕垂直高度D. 显示器屏幕对角线2、如果广域网中的任何一个结点都至少与其他两个结点相连,那么这种广域网的拓扑结构是()。
易[单选题] *A. 集中式B. 分散式C. 分布式(正确答案)D. 全互连3、数据链路层的协议数据单元(PDU)是()易[单选题] *A.比特B. 帧(正确答案)C. 分组D. 报文4、在通信术语中,计算机和终端统称为()易[单选题] *A. DTE(正确答案)B. DCEC. DSED. Client/Server5、用MIPS衡量的计算机性能指标是______。
[单选题] *A:处理能力B:存储容量C:可靠性D:运算速度(正确答案)6、端口号的目的是()。
中[单选题] *A.跟踪同一时间网络中的不同会话B.源系统产生端口号来预报目的地址C.用于标识应用层的进程(正确答案)D.用于标识网络中的主机7、42.在因特网上,一台计算机可以作为另一台主机的远程终端,使用该主机的资源,该项服务称为()。
[单选题] *A.Telnet(正确答案)B.BBSC.FTPD.WWW8、路由器最主要的功能是()。
中[单选题] *A.集中线路B.选择数据分组传输的最佳路径(正确答案)C.连接互联网D.将信号还原为原来的速率再发送出去9、1冯.诺依曼型计算机工作方式的基本特点是()。
[单选题] *A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令(正确答案)C.堆栈操作D.存储器按内部选择地址10、1根据冯.诺依曼原理,准确地说计算机硬件各部件如何动作具体是由()决定的。
[单选题] *A.存储器中的内容B.操作系统C.用户D.CPU 中所执行的指令(正确答案)11、下列叙述中,正确的是______。
[单选题] *A:(正确答案)C++ 是一种高级程序设计语言B:用C++ 程序设计语言编写的程序可以无需经过编译就能直接在机器上运行C:汇编语言是一种低级程序设计语言,且执行效率很低12、D:断电后,优盘还能保持存储的数据不丢失影响一台计算机性能的关键部件是______。
《计算机系统结构》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码:课程名称:计算机系统结构英文名称:Computer Architecture课程类别: 专业课学时:72(其中实验18学时)学分: 3.5适用对象: 计算机科学与技术、网络工程专业考核方式:考试(其中平时成绩占30%,期末考试成绩占70%)先修课程:计算机组成原理、操作系统二、课程简介本课程是计算机专业一门重要的专业基础课,对于培养学生的抽象思维能力和自顶向下、系统地分析和解决问题的能力有非常重要的作用。
其目标是使学生掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计和分析方法,并对计算机系统结构的发展历史和现状有所了解。
通过学习本课程,能把在“计算机组成原理”等课程中所学的软、硬件知识有机地结合起来,从而建立起计算机系统的完整概念。
This course is a computer professional important foundation for the professional class, for training students in abstract thinking, and top-down, System analysis and the ability to solve problems is a very important role. The goal is to enable students to master computer system structure the basic concepts, basic principles and basic structure, basic design and analysis methods and computer system architecture and the history of the development of an understanding of the status quo. Through the study of this course, can in "Principles of Computer Organization", y the school curriculum of the software and hardware knowledge combined organic, Computer systems in order to establish the integrity of the concept.三、课程性质与教学目的《计算机系统结构》的教学对象为计算机相关专业的高年级本科生专业技术基础课程,目的是介绍计算机体系结构的概念、技术和最新动态,着重介绍软,硬件功能分配以及如何最佳、最合理地实现软、硬件功能分配。