计算机体系结构期末试卷试题2
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计算机系统结构
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一、名词解释（每题3分，共15分）
1. Cache 2:1 经验规则 3. 同构型多处理机 5. 堆栈型机器 2. 计算机体系结构
4. 通道处理机
二、填空（每空1分，共20分)
1. 设计I/O系统的三个标准是（ ）、（ ）和（ ）。
2. 存储器层次结构设计技术的基本依据是程序的（ ）。
3. 相联度越高，（ ）失效就越少；（ ）失效不受Cache
容量的影响，但（ ）失效却随着容量的增加而减少。
4. 标志符与每个数据相连，合存于（ ），用于描述单个数据的（ ）。
5. 计算机系统中提高并行性的技术途径有（ ）、（ ）和
（ ）三种。在高性能单处理机的发展中，起主导作用的是（ ）。
6. 在处理机中，若指令序列完成的顺序总是与它们开始执行的顺序保持一
致，则只可能出现（ ）相关,否则就有可能出现（ ）、（ ）和
（ ）相关。
7. 对向量的处理有（ ）方式、（ ）方式、（ ）方
式。
三、简答题（每题6分，共24分）
1. 任写出三种Cache的优化技术，并简述其基本思想。
2. 简述设计RISC结构用了哪些基本技术?
3. 数据相关有哪几种类型？解决数据相关有哪些主要方法？
4. 试以系列机为例，说明计算机体系结构、计算机组成和计算机实现三者之
间的关系。
四、计算题
1. 给定以下的假设，试计算直接映象Cache和两路组相联Cache的平均访问
时间以及CPU的性能。由计算结果能得出什么结论？
（1） 理想Cache情况下的CPI为2.0，时钟周期为2 ns，平均每条指令访存
1.4次。
（2） 两者Cache容量均为128 KB，块大小都是32字节。
（3） 组相联Cache中的多路选择器使CPU的时钟周期增加了10%。
（4） 这两种Cache的失效开销都是80 ns。
（5） 命中时间为1个时钟周期。
（6） 128 KB直接映象Cache的失效率为1.0%，128 KB两路组相联Cache的
失效率为0.7%。（15分）
2. 假设指令的解释分为取指令、分析与执行3步，每步的时间为t取指=4ns,
t分析=3ns, t执行=2ns。分别计算下列情况下，执行完100条指令所需要的时间。
（1） 仅“执行k”与“取指k+1”重叠;
（2） “执行k”、“分析k+1”与“取指k+1”重叠。（6分）
3. 某计算机系统采用浮点运算部件后使浮点运算速度提高到原来的20倍，
而系统运行一程序的整体性能提高到原来的10倍，试计算该程序中浮点操作所占
的比例。（5分）
4. 动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图所示：
s1s6s5s3s4s2
其中，s1、s4、s5、s6组成乘法流水线，s1、s2、s3、s6组成加法流水线，各个
功能段时间为：s1、s3、s4、s6为△t，s2、s5为2△t，假设该流水线的输出结
果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以最快的方式用该流
水计算：∏（Ai＋Bi）（其中i＝1..4，∏为连乘符号）
（1）画出其处理过程的时空图。
（2）计算其实际的吞吐率和效率。（15分）
