计算机标准体系结构期末考试试题及答案.doc

填空题
1. 从以来，计算机性能年增长率下降到了约30％。其重要因素是：①大功耗问题；②可以进一步有效地开发指令级并行性已经很少；③存储器访问速度提高缓慢。
2. 可移植性是指一种软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运营。实现可移植性惯用办法有3种：系列机，模仿和仿真，统一高档语言。
2. 通用寄存器型指令集构造计算机在灵活性和提高性能方面有明显优势。重要体当前①寄存器访问 速度比存储器快；②对编译器而言，能更加容易有效地分派和使用寄存器；③寄存器可以用来存储变量。
3. MIPS数据寻址方式只有及时数寻址和偏移量寻址。
4. 向量解决机构造由所采用向量解决方式决定。有两种典型构造；存储器-存储器型构造和寄存器-寄存器型构造。
5. Cache-主存层次工作由硬件实现，对系统程序员是透明。
6. 减少Cache不命中率最直接办法是增长Cache容量。但是，这种办法不但会增长成本，并且还也许增长命中时间，这种办法在片外Cache中用得比较多。
7. 大多数磁盘阵列构成可以由如下两个特性来区别：数据交叉存储粒度、冗余数据计算办法以及在磁盘阵列中存储方式。
8. 时延和带宽是用来评估互连网络性能两个基本指标。时延涉及通信时延和网络时延。
9. 计算机系统可分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类，许多初期并行解决机是SIMD计算机，近年来，MIMD已经成为通用多解决机系统构造选取。这是由于MIMD具备灵活性，并且MIMD能充分运用既有微解决器性价比优势。
判断题
1. 从计算机语言角度，系统构造把计算机系统按功能划提成多级层次构造，其中，第2级是操作系统虚拟机，第３级是汇编语言虚拟机。（错）
2. 计算机系统中提高并行性3种途径中，资源重复是在并行性概念中引入时间因素，加快硬件周转而赢得时间。（错）
3. 指令集构造中采用各种寻址方式也许会增长实现复杂度和使用这些寻址方式指令CPI。（对）
4. 指令条数多，普通超过200条，是设计RISC原则之一。（错）
5. 依照流水线中各功能段之间与否有反馈回路，可把流水线分为线性流水线和非线性流水线。（对）
6. 在多级存储体系中，“主存一辅存”层次存储管理实现重要由软件实现。（对）
7. 失效率和平均访存时间都可评价存储系统性能，它们都和机器硬件速度关于。(错)
8. RAID特点有容量大，速度快、可靠性高，同步保存数据无冗余信息。(对)
9. 在多解决机互连网络中，交叉开关网络属于动态互连网络。（对）
10. 机群是一种价格低廉、易于构建、可扩缩性极强并行计算机系统。（对）
名词解释
1. RISC
精简指令集计算机是一种执行较少类型计算机指令微解决器
2. 祈求字优先
调块时，一方面向存储器祈求CPU所要祈求字。祈求字一旦到达，就及时送往CPU，让CPU继续执行，同步从存储器调入该块别的某些。
3. 单一系统映像
包括四重含义。（1）单一系统。尽管系统中有各种解决器，顾客依然把整个机群视为一种单一计算系统来使用。（2）单一控制。逻辑上，最后顾客或系统顾客使用服务都来自机群中唯一一种位置。（3）对称性。顾客可以从任一种结点上获得机群服务，也就是说，对于所有结点和所有顾客，除了那些具备特定访问权限服务与功能外，所有机群服务与功能都是对称。（4）位置透明。顾客不必理解真正提供服务物理设备详细位置。
4. 阵列解决机
阵列解决机也称并行解决机(Parallel Processor)通过重复设立大量相似解决单元PE，将它们按一定方式互连成阵列,在单一控制部件CU控制下，对各自所分派不同数据并行执行同一组指令规定操作，操作级并行SIMD计算机，它合用于矩阵运算。
5. 数据驱动计算
一种提前计算方略 只在当某一种函数需要用到某一种自变量时才驱动 对该自变量求值操作。 按需求值，是一种滞后计算方略。数据流计算机中驱动方式一种.
简述题
1. MIPS指令实现简朴数据通路中，操作提成了哪5个时钟周期？对MIPS寄存器一寄存器ALU指令和store指令请各写出一条详细指令，并列出它们在在各个时钟周期详细操作。
答：5个时钟周期：①取指令②指令译码/读寄存器③执行/有效地址计算④存储器访问/分支完毕⑤写回
2. 简述减少Cache失效率方祛和原理。

计算题
1. 计算机系统中有三个部件可以改进，这三个部件部件加速比为：
部件加速比1=30； 部件加速比2=20； 部件加速比3=10
（1） 如果部件1和部件2可改进比例均为30%，那么当部件3可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？
（2） 如果三个部件可改进比例分别为30%、30%和20%，三个部件同步改进，那么系统中不可加速某些执行时间在总执行时间中占比例是多少？
解：（1）在各种部件可改进状况下，Amdahl定理扩展：

已知S1＝30，S2＝20，S3＝10，Sn＝10，F1＝0.3，F2＝0.3，得：

得F3＝0.36，即部件3可改进比例为36%。
（2）设系统改进前执行时间为T，则3个部件改进前执行时间为：（0.3+0.3+0.2）T = 0.8T，不可改进某些执行时间为0.2T。
已知3个部件改进后加速比分别为S1＝30，S2＝20，S3＝10，因而3个部件改进后执行时间为：

改进后整个系统执行时间为：Tn = 0.045T+0.2T = 0.245T
那么系统中不可改进某些执行时间在总执行时间中占比例是：

2. 有一种5段流水线，各段执行时间均为△t.其预约表如下

(1)画出流水线任务调度状态转移图。
(2)分别求出容许不等时间间隔调度和等时间间隔调度两种最优调度方略，以及这两种调度方略流水线最大吞吐率。
(3)若持续输入10个任务，求这两种调度方略流水线实际吞吐率和加速比。
解：（1）依照初始冲突向量构成办法，对预约表各行中打“×”拍数求出差值，除去重复后汇集在一起，即得到延迟禁止表为F =｛1，3，6｝。由F可得到初始冲突向量为：
C0 =（100101）
依照后继冲突向量递推规则Cj = SHR（k）（Ci）∨C0则可得出所有后继状态，详细有：
100101 C0
C0三个后继状态：C1 =SHR（2）（C0）∨C0 = 101101 5
C2 =SHR（4）（C0）∨C0 = 100111
C3 =SHR（5）（C0）∨C0 = 100101= C0 4 2
5 5
101101 C1
100111 C2
C1二个后继状态：C4 =SHR（2）（C1）∨C0 = 101111
C5 =SHR（5）（C1）∨C0 = 100101=C0 5
C2二个后继状态：C6 =SHR（4）（C2）∨C0 = 100111=C2 4 2
101111 C4
C7 =SHR（5）（C2）∨C0 = 100101=C0
C4一种后继状态：C8 =SHR（5）（C4）∨C0 = 100101=C0

由后继状态和引起状态转移时间间隔可得到状态有向图如上图所示。

（2） 由状态转移有向图可得到无冲突任务调度方略及其平均延迟时间，如下表所示。
调度方略 平均延迟时间 特别地，从C0出发[4，（4）]也是一种任务
（2，5） （2+5）△t/2 = 3.5△t 调度方略，除第一条有向弧外，第二条有向弧是一
（4，5） （4+5）△t/2 = 4.5△t 个环路，该调度方略为（4）。从表中可以得到平均
（5） 5△t 延迟时间最小等间隔和不等间隔调度方略为
（2，2，5） （2+2+5）△t/3 = 3△t [4，（4）]和（2，2，5），相应最小平均延迟时
4，（4） 4△t 间为4△t和3△t，因此流水线最大吞吐率为：

TPAmax = 1/（4△t）= 0.25/△t TPBmax = 1/（3△t）= 0.33/△t
（3）按等间隔最优调度方略[4，（4）]持续输入10个任务时，流水线实际吞吐率为：
TP = 10/[（4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 4 + 7）△t] = 10/43△t
按不等间隔最优调度方略（2，2，5）持续输入10个任务时，流水线实际吞吐率为：
TP = 10/[（2 + 2 + 5 + 2 + 2 + 5 + 2 + 2 + 5 + 7）△t] = 5/17△t

人生中每一次对自己心灵释惑，都是一种修行，都是一种成长。相信生命中每一次磨砺，都会让自己人生折射出异常光芒，都会让自己身心焕发出不同样香味。
　　咱们常惯用人生中某些痛，换得人生一份成熟与成长，用某些不可避免遗憾，换取生命一份美丽。在大风大雨，大风大浪，大悲大喜之后，沉淀出一份人生淡然与淡泊，静好与安宁，深邃与宽厚，慈悲与欣然……
　　生活里每个人，都是咱们一面镜子，你给别人什么，别人就会回待你什么。当你为一件事情不悦时候，应当想想你给过人家如何负面情绪。
　　世界上幸福，没有一处不是来自专心经营和爱惜。当你一味去挑剔指责别人时候，有无反思过自己与否做得尽善尽美呢？
　　如果你心太过自我，不懂得经营和善待，不懂得尊重她人感受，那么你永远也不会获得真正爱和幸福……
　　人生就像一场旅行，咱们所行走每一步都是在丰富生命意义。咱们一边穿越在陌生吸引里，一边咀嚼回味着一抹远走光阴旧味，一切都是不可预料，一切又似在预料之中。
　　人生看多了，走多了，经历多了，也就懂得多了。每一份深刻感悟大多来自一种人深刻经历。
　　人生总有那么一两件重大事情让你成熟和变化。这份错失，会让你反思自己，检讨自己，叩问自己，也让你意识到了自己真正缺失，这或许就是一份痛苦领悟吧！
　　人生可以平平淡淡，亦可以异彩纷呈。相信只要自己德馨足够善美，上天就会把最佳一切赐予你。予人高兴，收获高兴；予人幸福，收获幸福；予人真情，收获厚意。人生一切往来皆有因果，生活只善待有心人……
　　如果你有一颗计较心，你就会很难获得一份幸福。当一种人放下了自己内心那份累心奢求，你心空就会变得更加蔚蓝干净。
　　宽容，不但是一种豁达态度，更是一种心灵品德，是一种处事修行，宽容别人不是低矮了自己，而是释放了自己，升华了自己。你把世界宽待在心中，世界也同样装饰了你一份美丽。
　　当你简约、释然了自己时候，你会发现另一份生命中高兴。那高兴是发自一颗简朴心，那高兴是从心灵草地里欢快迸发出来，通过你温柔眼眸和开心笑声来传递。
　　因此，心宽便心悦，你人生天空是什么颜色，往往取决于你对人生态度和对于自己情绪驾驭……
　　世界上美好东西那么多，有缘来到你身旁，被你握到掌心却又那么少。因此一切在时候请学会爱惜，由于大多美丽东西只会为你来过一次。你一不小心就会失落，无处找寻，增长了你人生又一次遗憾……
　　过往，终是回不去曾经。人总是在失去时候才懂得爱惜，人总是在回味时候才懂得甜美。往事已矣，该放下终归要放下，该忘掉一定要学会忘掉。
　　其实这个世界上什么都不是咱们，在人间，咱们只是一场心灵路过而已……或许唯一属于过咱们，只是生命刹那高兴与悲哀，以及自己一颗思考灵魂……
　　站在时光路口回望曾经，盘点每一份经历过心情，人生有太多得不到美好，有太多想不到结局。终有一天，咱们热望过，贪念过，彷徨过，握紧过，放手过，都将化作尘埃随风飞去……
　　人生渺如尘埃，小如露水，寻常如泥土，从不可知处而来，到不可知处而去。咱们用灵魂结伴身体，走过这短暂一朝一夕寒暖，踏过流年坎坷与花香，便是在世间真正来过了。