体系结构课后习题答案

体系结构课后习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

3.某模型机有10条指令I1～I10，它们的使用频度分别为，，，，，，，，，。

(1)计算采用等长操作码表示时的信息冗余量。

(2)要求操作码的平均长度最短，试设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。

(3)只有二种码长，试设计平均码长最短的扩展操作码编码并计算平均码长。

(4)只有二种码长，试设计平均码长最短的等长扩展码编码并计算平均码长。

3.(1)采用等长操作码表示时的信息冗余量为%。

(2)操作码的Huffman编码法如表所示，此种编码的平均码长为位。

(3)操作码的2-5扩展码编码法如表所示，此种编码的平均码长为位。

(4)操作码的2-4等长扩展码编码法如表所示，此种编码的平均码长为位。

5.若某机设计有如下格式的指令：

三地址指令12种，一地址指令254种，设指令字的长度为16位，每个地址码字段的位数均为4位。若操作码的编码采用扩展操作码，问二地址指令最多可以设计多少种

5.二地址指令最多可以设计48种。

6.一台模型机共有9条指令I1～I9，各指令的使用频度分别为30%，20%，20%，10%，8%，6%，3%，2%，1%。该模型机有8位和16位两种指令字长。8位字长指令为寄存器-寄存器（R-R）二地址类型，16位字长指令为寄存器-存储器（R-M）二地址变址寻址类型。

(1)试设计有二种码长的扩展操作码，使其平均码长最短，并计算此种编码的平均码长。

(2)在(1)的基础上，该机允许使用多少个可编址的通用寄存器

(3)若采用通用寄存器作为变址寄存器，试设计该机的两种指令格式，并标出各字段的位数。

(4)计算变址寻址的偏移地址范围。

6.(1)操作码的2-5扩展码编码法如表所示，此种编码的平均码长为位。

表操作码的Huffman编码法和2-4等长扩展码编码法

(2)在(1)的基础上，该机允许使用8个可编址的通用寄存器。

(3)该机的两种指令格式及各字段的位数如下：

(4)变址寻址的偏移地址范围为-16～+15。

3.假设高速缓存Cache工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率为，则采用Cache后，能使整个存储系统获得的加速比是多少 3. 3.57

4.某机是由Cache和主存组成的二级存储系统，Cache的存取时间t c=20ns，主存的存取时间

t m=80ns。Cache分为指令Cache和数据Cache，指令Cache的命中率为，数据Cache的命中率为。假设在所有的访存操作中有20%是访问指令体，求系统等效的存取时间。 4. 22.16ns

5.如图所示的三级存储系统，若M1、M2、M3的访问时间分别为20ns、80ns和2000ns。M1、M2的命中率分别为和，则存储器系统的等效访问时间为多少

图三级存储系统

5.

6.完成一个两级存储系统的容量规划。第一层M1是高速缓存，其容量可为64KB、128KB和256KB。第二层M2是容量为4MB的主存。设c1和c2分别是M1和M2的每字节成本，而t1和t2分别是CPU访问M1和M2时的存取时间。假设c1=20c2，t2=10t1，而高速缓存在上述3种容量时的命中率分别为、和。

(1)假设t1=20ns，当高速缓存的容量分别为上述3种假设时的平均存取时间t a是多少

(2)当c2=$KB时，分别求整个存储器系统的平均成本。

(3)比较这3种存储层次结构，并对平均成本和平均存取时间分别进行排序，根据平均成本和平均存取时间的乘积值，选择最优设计。

6.(1)当M1的容量为64KB时，平均存取时间t a=74ns；

当M1的容量为128KB时，平均存取时间t a=38ns；

当M1的容量为256KB时，平均存取时间t a=。

(2)当M1的容量为64KB时，整个存储器系统的平均成本c=$KB；

当M1的容量为128KB时，整个存储器系统的平均成本c=$KB；

当M1的容量为256KB时，整个存储器系统的平均成本c=$KB。

(3)第三种方案为最优设计

7.假设在一个由Cache和主存构成的两级存储系统中，h1、t1、s1和c1分别为CPU访问Cache的命中率、Cache的存取时间、存储容量和每字节成本，t2、s2和c2分别为主存的存取时间、存储容量和每字节成本。若h1=、t1=20ns、s1=512KB、c1=$10/KB及c2=$5/KB，t2和s2未知，而整个存储器系统的预算上限为$15000。

(1)推导此存储器系统的等效存取时间t a的公式。

(2)推导此存储器系统的总成本公式。

(3)在不超出预算的前提下，s2的最大值为多少KB

(4)为了使t a=40ns，主存的存取时间t2应为多少ns

7.(1)t a=19+ (2)C total=5120+5s2 (3)1976KB (4)420ns

8.有16个存储器模块，每个模块的容量为4MB，字长为32位。现在要用这16个存储器模块构成一个主存储器，有如下二种组织方式：

方式1：16个存储器模块用高位交叉方式构成存储器；

方式2：16个存储器模块用低位交叉方式构成存储器。

(1)写出访问各种存储器的地址格式；

(2)比较各种存储器的优缺点；

(3)不考虑访问冲突，计算各种存储器的频带宽度；

(4)画出各种存储器的逻辑示意图。

8.(1)方式1（高位交叉）的存储器的地址格式为：

4位 20位

模块选择字地址

方式2（低位交叉）的存储器的地址格式为：

字地址模块选择

(2)方式1（高位交叉）的存储器的优点为：当多处理机发出的访存地址的高4位均不相同时，可对共享存储器内的不同存储体进行同时存取，这种存储器一般适合于共享存储器的多处理机系统；缺点为：当多处理机发出的访存地址的高4位均相同时，便产生了存储器的分体冲突，此时的存储器的频宽与单体存储器的相同。

方式2（低位交叉）的存储器的优点为：当处理机依次发出的访存地址的低4位均不相同时，可对存储器内的不同存储体进行并行存取，这种存储器一般适合于单处理机内的高速数据存取及带Cache的主存；缺点为：当处理机依次发出的访存地址的低4位均相同时，便产生了存储器的分体冲突，此时的存储器的频宽与单体存储器的相同。

(3)若不考虑访问冲突，二种方式的存储器的频带宽度均为64字节/存储周期；

(4)二种存储器的逻辑示意图类似课本第3章图和图。

9.在一个具有8个存储体的低位多体交叉存储器中，如果处理器的访存地址为以下8进制或16进制值，分别求该存储器的平均访问速率为单体存储器的多少倍。（忽略初启时的延迟）

(1)10018、10028、10038、…、11008

(2)10028、10048、10068、…、12008

(3)100316、100616、100916、…、130016

9.(1)8；(2)4；(3)8

11.在页式虚拟存储器中，一个程序由P1～P5共5个页面组成。在程序执行过程中依次访问到的页面如下：P2，P3，P2，P1，P5，P2，P4，P5，P3，P2，P5，P2

假设系统分配给这个程序的主存有3个页面，分别采用FIFO、LRU和OPT三种页面替换算法对这3页主存进行调度。分别画出这三种替换算法对同一页地址流的调度过程，并计算每种替换算法获得的命中率。

11.①FIFO替换算法对页地址流的调度过程如图所示。

图 FIFO替换算法对页地址流的调度过程

采用FIFO替换算法的页命中率为。

②LRU替换算法对页地址流的调度过程如图所示。

图 LRU替换算法对页地址流的调度过程

采用LRU替换算法的页命中率为。

③OPT替换算法对页地址流的调度过程如图所示。

图 OPT替换算法对页地址流的调度过程

采用OPT替换算法的页命中率为。

16.假设在一个采用组相联映象的Cache存储器中，Cache的容量为1KB，要求Cache的每一块在一个主存周期内能从主存取得。主存采用模32交叉，每个分体的宽度为64位，主存的总容量为4MB。采用按地址访问存储器构成的相联目录表，实现主存地址到Cache地址的变换，并约定采用2个外相等比较电路。

(1)请设计主存地址格式和Cache地址格式，并标出各段的位数；

(2)若替换算法采用LRU算法，对于如下主存块地址流：1、4、1、4、7、1、9、4、27、7，如主存中内容一开始未装入Cache中，请列出随时间变化Cache中各块的使用状况，求出此期间Cache的块命中率。

16.(1) 主存地址格式如下：

(2)随时间变化Cache中各块的使用状况如图所示。

图随时间变化Cache中各块的使用状况

此期间Cache的块命中率为。

17.一个组相联映象Cache由64个存储块构成，每组包含4个存储块，主存包含4096个存储块，每块由128字组成，访存地址为字地址。设计主存地址格式和Cache地址格式并标出各字段的位数。

17.主存地址格式如下：

20.设某计算机的Cache-主存存储层次采用组相联映象和LRU替换算法，已知主存容量为1MB，Cache容量为8KB，按4字块分组，每个字块的长度为8个字（32位/字）。假设Cache起始内容为空，CPU从主存单元0，1，2，……，2079依次读出2080个字，并重复此一读数序列共5次。问Cache的地址命中率为多少

20.

3.指令的解释方式采用顺序、一次重叠和流水，其主要差别在什么地方流水方式与完全重复增加多套解释部件的方式相比各有什么优缺点

3.指令的解释方式采用顺序、一次重叠和流水，其主要差别在于可并行解释指令的条数；流水方式与完全重复增加多套解释部件的方式相比，其优点是省硬件、成本低，但缺点是控制复杂，要解决好指令相关、数据相关，以及流水线的中断等问题。

5.一台非流水处理器X的时钟频率为25MHZ，平均CPI为4。处理器Y是对X机的改进，它有一条5级流水线，各级经过的时间为一个时钟周期。但由于锁定器延迟和时钟扭斜效应，其时钟频率仅为20MHZ。

关于下一代网络的体系结构

关于下一代网络的体系结构 [摘要] 本文归纳了对下一代网络的共识与分歧，分析了产生分歧的原因，提出应重视网络体系结构研究，包括重新认识边缘论（End-to-End Argument）、光通信与分组交换技术的融合、UNI模式向NNI模式的过渡，同时要关注网络结构和动力学规律的基础研究。 [关键词] 网络体系结构；光通信；分组交换；UNI；NNI；网络动力学 1 关于下一代网络的共识与分歧 1.1 对下一代网络的基本共识 ●光纤通信技术发展速度超过Moore定律，DWDM将成为光纤通信的 主流技术。 ●基于IP协议的数字业务将逐步成为通信与网络的主要业务 ●无线与移动通信是下一代网络的重要组成部分，固定与移动网络的融合 是重要的发展方向。 ●近期内还不能实现光分组交换，建设下一代网络需要光（子）技术（线 路交换）与电子技术（分组交换）互补结合。 ●下一代网络应具有可扩展性、灵活性、QoS、安全性及电信运行级的可 靠性，提供充分的地址（IPv6）。 ●下一代网络应致力于信息共享与协同工作，在TCP/IP、Web协议基础 上形成更易于共享与协作的新标准与新协议。 1.2 对下一代网络认识上的某些分歧 ●分布式服务（自助餐厅式）还是集中式服务（超级市场式）？ ●网络的智能在边缘还是在中央？Internet 的基本论点End to End Argument是否仍然成立？骨干网做简单些还是做复杂些？ ●按功能分割网络设备，即按服务器—路由器—交换机等几个层次实行横 向集成还是按业务分割如话音、数据等实现纵向集成。 ●是客户/服务器（client/server）结构还是对等结构（peer to peer）?

计算机系统结构试题及答案(二)

计算机系统结构试题及答案 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共20分） 1．以下正确的是（）。 A）机箱是计算机的外特性，属系统结构的研究范围 B）集成电路芯片的设计是计算机组成原理的研究范围 C）加法器的设计是计算机实现的研究内容 D）计算机性能评价是计算机系统结构的研究范围 2．在流水线相关处理中，采用（）会产生“写-写”相关和“先读后写”相关。 A）猜测法B）顺序流动 C）异步流动 D）相关专用通路3．非线性流水线是指（） Ａ）存在分叉连接的流水线Ｂ）存在反向连接的流水线 Ｃ）一个任务使用多个功能段的流水线Ｄ）动态连接的流水线4．网络直径与网络的（）有关 A）度B）链路总数 C）结点间通信经过的最多链路数D）通信延迟 5．下列关于存储器的描述，哪个是正确的（） A）多体交叉存储器主要解决扩充容量问题 B）Cache的功能全由硬件完成 C）Cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于Cache D）“主存—外存”的存储层次是为了弥补主存速度的不足 6．在单指令流多数据流计算机中各处理单元必须（）。 A）以同步方式在同一时间内执行不同的指令 B）以同步方式在同一时间内执行相同的指令 C）以异步方式在同一时间内执行相同的指令 D）以异步方式在同一时间内执行不同的指令 7．虚拟存储器地址变换是指（）。 A）多用户虚地址与实地址如何一一对应 B）程序的逻辑地址变换成主存实地址 C）程序执行时将虚地址变换成对应的实存地址 D）指令的符号地址变换成二进制地址

8．反映网络在理想通信模式下通信带宽的特性是（） A）度B）直径C）带宽总和D）等分带宽 9．依据Michael J.Flynn提出的按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类，Illiac IV计算机属于（）A）SISD B）SIMD C）MISD D）MIMD 10．全相联地址映象是指（）。 A）任何主存页都可装入Cache中任何页的位置 B) 一个虚页只装进固定的主存实页位置 C ) 组之间是固定的，而组内任何主存页可以装入任何Cache页位置 D) 组间可任意装入，组内是固定装入 二、名词解释题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）解释每小题所给名词的含义，若解释正确则给分，若 解释错误则无分，若解释不准确或不全面，则酌情扣分。 1．目录表 2．阻塞网络 3. 写直达法 4. 乱序流动 5. 向量链接技术 三、简答题（本大题共4小题，共25分） 1.（5分）存储程序计算机(冯氏机)在系统结构上的主要特点是什么？ 2．（5分）在cache容量一定的情况下,增加cache中的块大小能否达到提高cache命中率的效果?为什么? 3．（5分）解释数据相关（局部相关）与控制相关（全局相关）。 4．（10分）有哪几种向量处理方式？它们对向量处理机的结构要求有何不同？ 四、综合题（本大题共4小题，共35分） 1. (5分)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。

计算机系统结构考试计算题

3.12 有一指令流水线如下所示 （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。 对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1） 2200(ns)2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1 T n T P 1pipeline -== 45.45%11 5 4400T P m t T P E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 ? 变成八级流水线（细分） 850(ns)509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10 8400T P m ti T P E m 1 i ≈=? =?? =∑= ? 重复设置部件 出 50ns 50ns 100ns 200ns

)(ns 85 1 T n T P 1pipeline -== 58.82%17 10885010400E ≈=??= 3.13 4段组成，3段时，一次，然4段。如果 需要的时间都是，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况？ （2） 此流水线的最大吞吐率为多少？如果每输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少？ （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个 任务时，其吞吐率提高多少？ （2） t ?t ?2

项目二 认识计算机网络体系结构--习题答案

1.网络层次结构的特点及其优点是什么？ 参考答案：网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。 为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络采用分层设计方法。所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层，不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议，同一机器上的相邻功能层之间通过接口进行信息传递。 采用层次结构的优点是，：（1）简化相关网络操作；（2）提供即插即用的兼容性和不同厂商之间集成的标准接口；（3）使工程师们能专注于设计和优化不同网络互联设备的互操作性；（4）防止一个区域的网络变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速地升级；（5）把复杂的网络连接问题分解成小的简单的问题，易于学习和操作。 2.ISO/OSI参考模型包括哪些层？简要说明各层的功能。 参考答案： （1）物理层：涉及到通信在信道上传输的原始比特流 （2）数据链路层：这一层提供物理链路上的可靠的数据传输 （3）网络层：关系到子网的运行控制 （4）传输层：本层负责两个端节点之间的可靠网络通信 （5）会话层：此层建立、管理和终止应用程序会话和管理表示层实体之间的数据交换（6）表示层：主要解决用户信息的语法表示问题 （7）应用层：包含大量人们普遍需要的协议 3.TCP/IP协议包括哪些层？简要说明各层的功能。 参考答案： （1）主机网络层：负责接收从IP层交来的IP数据报并将IP数据报通过低层物理网络发送出去，或者从低层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 （2）网络互联层：负责相邻结点之间的数据传送 （3）传输层：在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输（4）应用层：包括所有的高层协议 4.TCP/IP协议族包括那些主要协议？简要说明这些协议的功能。 参考答案： （1）IP协议：属于TCP/IP模型和互连网层，提供关于数据应如何传输以及传输到何处的信息，IP协议的功能是把数据报在互联的网络上传送，通过将数据报在一个个IP协议模块间传送，直到目的模块。 （2）TCP/IP协议；传输控制协议TCP协议和用户数据报协议UDP协议运行于传输层，它利用IP层提供的服务，提供端到端的可靠的（TCP）和不靠的（UDP）服务。 （3）国际报文控制协议（ICMP）：使用IP协议进行信息传递，向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈。 （4）ARP/RARP；地址解析协议（ARP）是一个互连网层协议，它获取主机或节点的MAC地址（物理地址）并创建一个本地数据库以将MAC地址映射到主机IP（逻辑）地址上；网络上的主机，如无盘站在启动时无法知道它们的协议地址，它们只知道它们的硬件接口地址。为了使用高层通信协议如IP，必须用某种方法获得它们的协议地址。这个协议的反过程是反向地址解析协议（RARP）。 5.简述TCP的连接过程。 参考答案： 通信双方建立TCP连接应用的是3方握手过程。例如：A、B两个主机要建立连接，如图所示。

自考计算机系统结构考前复习资料

第一章计算机系统结构的基本概念 从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。 从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。 存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。 处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。擅长对向量、数组进行处理。例子有阵列处理机。 指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。 时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。 资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。 资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。例子有传统的单处理机 SIMD:一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。 MIMD:多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业，实现指令、任务、作业并行的多机系统，是多个SISD的集合，也称多倍SISD系统(MSISD)。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 exercises: 1.有一台经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级，每一级为了执行一条指令，需要下一级的N条指令来解释。如果执行第1级的一条指令要Kns时间，那么执行第2、第3和第4级的一条指令各需要用多少时间？ 解答：执行第2、第3和第4级的一条指令各需要KNns、KN^2ns、KN^3ns的时间。 1.有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍，即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间？ 答：第2级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*Ks。第4级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 note: 由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。而现在第i 级有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们就可以用N/M来表示N/M 表示第i+1级

计算机体系结构期末考试试题及答案

填空题 1.从2002年以来，计算机性能的年增长率下降到了约30％。其主要原因是：①大功耗问题； ②可以进一步有效地开发的指令级并行性已经很少；③存储器访问速度的提高缓慢。 2. 可移植性是指一个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行。实现可移植性的常用方法有3种：系列机，模拟和仿真，统一高级语言。 2.通用寄存器型指令集结构计算机在灵活性和提高性能方面有明显的优势。主要体现在①寄存器的访问 速度比存储器快；②对编译器而言，能更加容易有效地分配和使用寄存器；③寄存器可以用来存放变量。 3.MIPS的数据寻址方式只有立即数寻址和偏移量寻址。 4.向量处理机的结构由所采用的向量处理方式决定。有两种典型的结构；存储器-存储器型结构和寄存器-寄存器型结构。 5.Cache-主存层次的工作由硬件实现，对系统程序员是透明的。 6.降低Cache不命中率最直接的方法是增加Cache的容量。不过，这种方法不但会增加成本，而且还可能增加命中时间，这种方法在片外Cache中用得比较多。 7.大多数磁盘阵列的组成可以由以下两个特征来区分：数据交叉存放的粒度、冗余数据的计算方法以及在磁盘阵列中的存放方式。 8.时延和带宽是用来评估互连网络性能的两个基本指标。时延包括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，许多早期并行处理机是SIMD计算机，近年来，MIMD已经成为通用多处理机系统结构的选择。这是因为MIMD具有灵活性，并且MIMD 能充分利用现有微处理器的性价比优势。 判断题 1.从计算机语言的角度，系统结构把计算机系统按功能划分成多级层次结构，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的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.指令集结构中采用多种寻址方式可能会增加实现的复杂度和使用这些寻址方式的指令的CPI。（对） 4.指令条数多，通常超过200条，是设计RISC的原则之一。（错） 5.根据流水线中各功能段之间是否有反馈回路，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”层次的存储管理实现主要由软件实现。（对） 7.失效率和平均访存时间都可评价存储系统的性能，它们都和机器的硬件速度有关。(错) 8.RAID的特点有容量大，速度快、可靠性高，同时保存数据无冗余信息。(对) 9.在多处理机的互连网络中，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、可扩缩性极强的并行计算机系统。（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的微处理器 2.请求字优先 调块时，首先向存储器请求CPU所要的请求字。请求字一旦到达，就立即送往CPU，让CPU继续执行，同时从存储器调入该块的其余部分。 3.单一系统映像

计算机系统结构计算题

计算题 用一条4段浮点加法器流水线求8个浮点数的和：Z ＝A ＋B ＋C ＋D ＋E ＋F ＋G ＋H 解： Z ＝[(A ＋B)＋(C ＋D)]＋[(E ＋F)＋(G ＋H)] 例 设在下图所示的静态流水线上计算： 流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中，试计算其吞吐率、加 周期 1 2 3 规格化 尾数加 对阶 求阶差 时间A C E G A+B E+F A+B+C+D 7个浮点加法共用了15个时钟周期。 流水线的吞吐率为：TP n T t t k ==?=?7150471?? 流水线的加速比为：S T T t t k ==???=?04715187?? 流水线的效率为：E T k T t t k =?=????=?047415047?? 乘法 加减法 时间 段 输 入 A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4 B 4 A B C D A ×B C ×D 1 2 3 4

（3）计算性能 在18个△t 时间中，给出了7个结果。吞吐率为： 不用流水线，由于一次求和需6△t ，一次求积需 则产生上述7个结果共需（4×6+3×4）△t = 36△t 加速比为 流水线的效率 例 有一条动态多功能流水线由5段组成，加法用1、3、4、5 段，乘法用1、2、5段，第2段的时间为2△t ，其余各段时间均为△t ，而且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。若在该流水线上计算: 试计算其吞吐率、加速比和效率。 (1) 选择适合于流水线工作的算法 应先计算A 1×B 1、A 2×B 2、A 3×B 3和A 4×B 4； 再计算(A 1×B 1)＋(A 2×B 2) (A 3×B 3)＋(A 4×B 4)； 然后求总的累加结果。 (2) 画出时空图 (3) 计算性能 非线性流水线 例5.3：一条4功能段的非线性流水线，每个功能段的延迟时间都相等，它的预约表如下： (1)写出流水线的禁止向量和初始冲突向量。 乘法 加法 t TP ?=18756.11828≈??=t t S 31.018 54344≈??+?=E

网络体系结构参考答案

第二章网络体系结构参考答案 简答题 1．什么是网络体系结构？为什么要定义网络体系结构？ 网络的体系结构定义：指计算机网络的各层及其协议的集合(architecture)。或精确定义为这个计算机网络及其部件所应完成的功能。计算机网络的体系结构综合了OSI和TCP/IP 的优点，本身由5层组成：应用层、运输层、网络层、物理层和数据链路层。 2．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？ 在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定交换数据的格式以及有关的同步问题。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。 3．什么是OSI参考模型？各层的主要功能是什么？ OSI模型基于国际标准化组织ISO的建议，各层使用国际标准化协议。可理解为当数据从一个站点到达另一个站点的工作分割成7种不同的任务，而且这些任务都是按层次来管理。这一模型被称作 ISO OSI开放系统互联参考模型，因为它是关于如何把相互开放的系统连接起来的，所以常简称它为OSI模型。 应用层提供与用户应用有关的功能。包括网络浏览、电子邮件、不同类文件系统的文件传输、虚拟终端软件、过程作业输入、目录查询和其他各种通用和专用的功能等。 表示层完成某些特定功能。例如，解决数据格式的转换。表示层关心的是所传输信息的语法和语义，而表示层以下各层只关心可靠地传输比特流。 会话层进行高层通信控制，允许不同机器上的用户建立会话（session）关系。会话层允许进行类似运输层的普通数据传输，并提供对某些应用有用的增强服务会话，也可用于远程登录到分时系统或在两台机器之间的文件传递。会话层服务之一是管理对话，会话层允许信息同时双向传输，或只能单向传输。若属于后者，则类似于“单线铁路”，会话层会记录传输方向。一种与会话有关的服务是令牌管理（token management）。 运输层基本功能是从会话层接收数据，必要时把它分成较小的单元传递，并确保到达对方的各段信息正确无误。这些任务都必须高效率地完成。从某种意义上讲，运输层使会话层不受硬件技术变化的影响。 网络层确定分组从源端到目的端的“路由选择”。路由既可以选用网络中几乎保持不变的静态路由表，也可以在每一次会话开始时条件决定（例如，通过终端对话决定），还可以根据当前网络的负载状况，动态地为每一个分组决定路由。 数据链路层主要任务是加强物理传输原始比特的功能。发送方把输入数据组成数据帧方式（典型的帧为几百或几千字节），按顺序传送各帧，并处理接收方送回的确认帧。 物理层负责提供和维护物理线路，并检测处理争用冲突，提供端到端错误恢复和流控制。提供为建立维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。 4．试说明IP地址与物理地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址。 IP地址（Internet Protocol Address）用于确定因特网上的每台主机，它是每台主机唯一性的标识。联网设备用物理地址标识自己，例如网卡地址。 TCP／IP用IP地址来标识源地址和目标地址，但源和目标主机却位于某个网络中，故

下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势

下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势 互联网已成为支撑现代社会发展及技术进步的重要的基础设施之一。深刻地改变着人们的生产、生活和学习方式，成为支撑现代社会经济发展、社会进步和科技创新的最重要的基础设施。互联网及其应用水平已经成为衡量一个国家基本国力和经济竞争力的重要标志之一。随着超高速光通信、无线移动通信、高性能低成本计算和软件等技术的迅速发展，以及互联网创新应用的不断涌现，人们对互联网的规模、功能和性能等方面的需求越来越高。三十多年前发明的以I Pv4协议为核心技术的互联网面临着越来越严重的技术挑战，主要包括：网络地址不足，难以更大规模扩展；网络安全漏洞多，可信度不高；网络服务质量控制能力弱，不能保障高质量的网络服务；网络带宽和性能不能满足用户的需求；传统无线移动通信与互联网属于不同技术体制，难以实现高效的移动互联网等等。 为了应对这些技术挑战，美国等发达国家从20世纪90年代中期就先后开始下一代互联网研究。中国科技人员于20世纪90年代后期开始下一代互联网研究。目前，虽然基于IPv6协议的新一代互联网络的轮廓已经逐渐清晰，许多厂商已开始提供成熟的IPv6互联设备，大规模IPv6网络也正在建设并在迅速发展。但是互联网络面临的基础理论问题并不会随着IPv6网络的应用而自然得到解决，相反，随着信息社会和正在逐渐形成的全球化知识经济形态对互联网络不断提出新的要求，更需要人们对现有的互联网络体系结构的基础理论进行新的思考和研究。近年来国际上已经形成了两种发展下一代互联网的技术路线：一种是“演进性”路线，即在现有IPv4协议的互联网上不断“改良”和“完善” 网络，最终平滑过渡到IPv6的互联网；另一种是“革命性”路线，以美国FIND/GENI项目为代表，即重新设计全新的互联网体系结构，满足未来互联网的发展需要。 本文首先介绍国际下一代互联网体系结构的研究现状，涉及美国和欧洲的GENI ［1］、FIND［2］、FIRE［3］以及FIA等计划。然后介绍中国下一代互联网体系结构的研究进展，涉及国家重点基础研究发展（“973”）计划、国家高技术研究发展（“863”）计划和中国下一代互联网（CNGI）等项目的研究。在此基础上，本文分析展望未来下一代互联网体系结构研究的发展趋势。 1 国际下一代互联网体系结构研究现状 国际上各个国家的下一代互联网研究计划不断启动、实施和重组，其研究和实验正在不断深入。从国家地域方面看，美国、欧洲、日、韩都有其各自的计划和举措；从研究内容方面看，有的关注网络基础设施和试验平台的建立，有的关注体系结构理论的创新；从技术路线上看，有的遵从“演进性”的路线，有的遵从“革命性”的路线。 1996年10月，美国政府宣布启动“下一代互联网”研究计划。陆续地，一些全球下一代互联网项目分别启动。全球下一代互联网试验网的主干网逐渐形成，规模不断扩大，

计算机系统结构-第二章自考练习题答案

计算机系统结构- 第二章自考练习题答 案 第二章数据表示与指令系统 历年真题精选 1. 计算机中优先使用的操作码编码方法是（C ）。 A. BCD码 B. ASCII码 C.扩展操作码 D.哈夫曼 编码2．浮点数尾数基值r m=16 ，除尾符之外的尾数机器位数为8 位时，可表示的规格化最大尾数值为（D ）。 A. 1/2 B. 15/16 C. 1/256 D. 255/256

3. 自定义数据表示包括（标志符）数据表示和（数据描述符）两类。 4. 引入数据表示的两条基本原则是：一看系统的效率是否有提 高；二看数据表示的（通用）性和（利用）率是否高。 5. 简述设计RISC的一般原则。 6. 简述程序的动态再定位的思想。 7. 浮点数表示, 阶码用二进制表示，除阶符之外 的阶码位数p=3, 尾数基值用十进制表示，除尾符外的尾数二进制位数m=8计算非负阶、规格化、正尾数时， （1 ）可表示的最小尾数值；（2）可表示 的最大值；3）可表示的尾数个数。

8. ( 1)要将浮点数尾数下溢处理成K —1 位结 果，则ROM表的单元数和字长各是多少？并简述ROM表各单元所填的内容与其地址之间的规则。 (2) 若3 位数，其最低位为下溢处理前的附加位，现将其下溢 处理成2 位结果，设计使下溢处理平均误差接近于零的 ROK表，以表明地址单元与其内容的关系。 同步强化练习 一. 单项选择题。 1. 程序员编写程序时使用的地址是 ( D ) 。 A ?主存地址 B . 有效地址 C. 辅存实 地址D . 逻辑地址

2. 在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是 ）。 A .舍入法 B .截断法C.恒置“ 1 ”法 D . ROM查表法 3. 数据表示指的是（C ）。 A.应用中要用到的数据元素之间的结构关系 B . 软件要处理的信息单元之间的结构关系 C. 机器硬件能识别和引用的数据类型 D ?高级语言中的数据类型说明语句 4. 标志符数据表示中的标志建立由（A ）。 A . 编译程序完成 B . 操作系统完成 C . 高级语言编程时完成

计算机体系结构复习计算题

1. 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍，但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少 根据Amdahl 定律可知： 系统加速比 ＝ ＝ ＝ 由题可知： 可改进比例 = 40% = 部件加速比 = 10 系统加速比 = 采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高倍。 2. 假设一台计算机的I/O 处理占10％，当其CPU 性能改进到原来的10倍时，而I/O 性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能会有什么改进 加速比＝1/（10%/2+90%/10）= 本题反映了Amdahl 定律，要改进一个系统的性能要对各方面性能都进行改进，不然系统中最慢的地方就成为新系统的瓶颈。 3. 双输入端的加、乘双功能静态流水线有1、2、3、4四个子部件，延时分别为Δt, Δt, 2Δt, Δt ，“加”由1→2→4组成，“乘”由1 →3→4组成，输出可直接返回输入或锁存。现执行 ∑=*+4 1 ])[(i i i i c b a （1） 画出流水时空图，标出流水线输入端数据变化情况。 （2） 求运算全部完成所需的时间和流水线效率。 （3） 找出瓶颈子过程并将其细分，重新画出时空图并计算流水时间和效率。 （1） （2）由上图可知，全部运算完的时间是23Δt 。 92 37 23437=???= t t η （3） 部件 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 结果 输入 a 1 a 2 a 3 a 4 a 1+b 1 a 2+b 2 a 3+b 3 a 4+b 4 ① ③ ⑤ b 1 b 2 b 3 b 4 c 1 c 2 c 3 c 4 ② ④ ⑥ Δt 4 3 2 1

网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答

— 网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答 一、填空题 1.计算机网络层次及其协议的集合称为网络的___。 2.为进行计算机网络中的数据交换而建立的____、标准或____的集合称为网络协议。的全称为____,的参考模型是由____制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型。 包括____、服务定义和____三级抽象。 的体系结构定义了一个七层模型,从下到上分别为物理层、数据链路层、____、运输层、会话层、____和____。 6.网络协议包含三要素,这三要素分别是语义、____和____。 ） 二、单项选择题 1.在网络协议中,涉及数据和控制信息的格式、编码及信号电平等的内容属于网络协议的()要素。 A)语法B)语义C)定时D)语用 体系结构定义了一个()层模型。 A)8 B)9 C)6 D)7 3.在OSI的7层模型中,主要功能是在通信子网中实现路由选择的层次为(). A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 4.在OSI的7层模型中,主要功能是协调收发双方的数据传输速率,将比特流组织成帧,并进行校验、确认及反馈重发的层次为()。 A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 5.在ISO的7层模型中,主要功能是提供端到端的透明数据运输服务、差错控制和流量撞控制的层次为()。 A)物理层B)数据链路层C)运输层D)网络层 6.在ISO的7层模型中,主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间通信的层次为(). A)网络层B)会话层C)运输层D)表示层 7.在OSI的7层模型中,主要功能是为上层用户提供共同的数据或信息语法表示转换，也可进行数据压缩和加密的层次为()。 A)会话层B)网络层C)表示层D)运输层 ' 8.在开放系统互连参考模型中,把传输的比特流划分为帧的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)运输层D)分组层 9.在OSI的7层模型中,提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功的和规程的特性的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)物理层D)运输层 10。在OSI的7层模型中,负责为OSI应用进程提供服务的层次是() A)应用层B)会话层C)运输层D)表示层 11。在创I的7层模型中,位于物理层和网络层之间的层次是()。 A)表示层B)应用层C)数据链路层D)运输层 12。在OSI的7层模型中,位于运输层之上的层次是()。 A)表示层B)数据链路层C)会话层D)应用层 13。允许计算机相互通信的语言被称为()。 A)协议B)寻址c)轮询D)对话

计算机体系结构自考

全国 2004年 7月高等教育自学考试 计算机系统结构试卷 课程代码：02325 一、单项选择题( 在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的 序号填在题干的括号内。每小题2分，共20 分) 1.软件和固件的功能在逻辑上是 ( )的。 A.固件优于软件 B.不等价 C.等价 D.软件优于固件 2.( )编写者看到的逻辑结构和功能能力就是计算机的外部特性。 A.操作系统 B.汇编语言程序 C.Windows NT D.微程序 3.RISC 计算机的指令系统集类型是 ( )。 A. 堆栈型 B.累加器型 C.寄存器—寄存器型 D.寄存器-存储器型 4.主存储器的 ( )要求属于外特性。 A. 容量大小 B.速度 C.页面组织 D.带宽 5.在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法 ?( ) A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中 B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中 C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中 D.在延迟槽中填入 NOP 空操作指令 6.设 8个处理器编号分别为 0，1，2?，7用 Cube2互联函数时，第 5号处理机与第 ( 处理机相联。 A.1 B.3 C.4 D.6 7.大型计算机和小型计算机的主要区别在于 ( )。 A.大型机运行速度比小型机快得多 B.大型机能够控制大量的外设 C.大型机具有图型终端和图形处理能力 D.大型机的外存经管能力超过小型机 8.在以下总线规范中，哪一种总线具有与设备和主机无关的高级命令系统 ?( ) A.IDE B.AT C.SCSI D.PCI )号)。 1 / 5

计算机体系结构试题及答案版本

计算机体系结构试题及答案 1、计算机高性能发展受益于：(1) 电路技术的发展；(2) 计算机体系结构技术的发展。 2、层次结构：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。第六级：应用语言虚拟机-> 第五级：高级语言虚拟机-> 第四级：汇编语言虚拟机-> 第三级：操作系统虚拟机->第二级：机器语言(传统机器级) -> 第一级：微程序机器级。 3、计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概括性结构与功能特性。 4、透明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。 5、Amdahl 提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。 6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。

8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？ 答：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。 9、系列机：是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的 各机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。 11、兼容机：不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。 14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术基础（1）性能的评测：（a）响应时间：从事件开始到结束之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。（b）流量：单位时间内所完成的工作量。（c ）假定两台计算机x 、y；x 比y 快意思为：对于给定任务，x 的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是指：响应时间x / 响应时间y = n ，响应时间与性能成反比。

计算机体系结构参考1

第一题选择题 1．SIMD是指（B） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2．下列那种存储设备不需要编址？D A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 3．按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（A）级机器语言。 A、传统机器语言机器 B、操作系统机器 C、汇编语言机器 D、高级语言机器 4．早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：B A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多 C．编程困难 D．存储单元的利用率很低 7．下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？D A）随机页面替换算法 B）先进先出替换算法 C）最久没有使用算法 D）最优替换算法

9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？C A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是 10．在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。 A、存储器 B、输入输出设备 C、运算器 D、控制器 1.RISC 计算机的指令系统集类型是( C ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器- 存储器型 2、相联存储器的访问方式是( D )。 A．先进先出顺序访问 B．按地址访问 C．无地址访问 D．按内容访问 3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为Δt、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为( C )。 （假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设n足够大） A．6 nΔt B．2 nΔt C．3 nΔt D．nΔt 6、下列计算机不属于RISC计算机的是（C ）。 A．SUN：Ultra SPARC

计算机网络(第二版)课后习题答案第三章

计算机网络参考答案第三章（高教第二版冯博琴） 1 什么是网络体系结构？网络体系结构中基本的原理是什么？ 答：所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将这些同层进程间通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。 网络体系结构中基本的原理是抽象分层。 2 网络协议的组成要素是什么？试举出自然语言中的相对应的要素。答：网络协议主要由三个要素组成： 1）语义 协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释，也即“讲什么”。2）语法 语法是用于规定将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式，即对所表达的内容的数据结构形式的一种规定（对更低层次则表现为编码格式和信号电平），也即“怎么讲”。 3）时序 时序是指通信中各事件发生的因果关系。或者说时序规定了某个通信事件及其由它而触发的一系列后续事件的执行顺序。例如在双方通信时，首先由源站发送一份数据报文，如果目标站收到的是正确的报文，就应遵循协议规则，利用协议元素ACK来回答对方，以使源站知道其所发出的报文已被正确接收，于是就可以发下一份报文；如果目标站收到的是一份错误报文，便应按规则用NAK元素做出回答，以要求源站重发该报文。 　 3 OSI/RM参考模型的研究方法是什么? 答：OSI/RM参考模型的研究方法如下： 1）抽象系统 抽象实系统中涉及互连的公共特性构成模型系统，然后通过对模型系统的研究就可以避免涉及具体机型和技术实现上的细节，也可以避免技术进步对互连标准的影响。 2）模块化 根据网络的组织和功能将网络划分成定义明确的层次，然后定义层间的接口以及每层提供的功能和服务，最后定义每层必须遵守的规则，即协

体系结构试题及答案

一．名词解释 2:1Cache经验规则：大小为N的直接印象Cache的失效率约等于大小为N/2的两路组相联Cache的失效率。 通道处理机：通道的专用处理机，来专门负责整个计算机体系的输入/输出工作。通道处理机只能执行有限的一组输入/输出指令。 透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。 向量处理机：设置了向量数据表示和相应的向量指令的流水线处理机称为向量处理机。 虚拟Cache：直接用虚拟地址进行访问的Cache 计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 同构型多处理机系统：由多个同类型或至少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同一作业中能并行执行的多个任务。 堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 数据相关：考虑两条指令i和j，i在j的前面，如果下述条件之一成立，则称指令j与指令i数据相关： （1）指令j使用指令i产生的结果； （2）指令j与指令k数据相关，而指令k又与指令i数据相关。 定向：用来解决写后读冲突的。在发生写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后面等待使用该结果的指令并不见得是马上就要用该结果。如果能够将该计算结果从其产生的地方直接送到其它指令需要它的地方，那么就可以避免停顿。 指令级并行：简称ILP。是指指令之间存在的一种并行性，利用它，计算机可以并行执行两条或两条以上的指令。 指令的动态调度：是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度：是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 失效率：CPU访存时，在一级存储器中找不到所需信息的概率。 失效开销：CPU向二级存储器发出访问请求到把这个数据调入一级存储器所需的时间。 强制性失效：当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需要从下一级存储器中调入Cache，这就是强制性失效。 容量失效：如果程序在执行时，所需要的块不能全部调入Cache中，则当某些块被替换后又重新被访问，就会产生失效，这种失效就称作容量失效。 冲突失效：在组相联或直接映象Cache中，若太多的块映象到同一组（块）中，则会出现该组中某个块被别的块替换（即使别的组或块有空闲位置），然后又被重新访问的情况。RAID：廉价磁盘冗余阵列或独立磁盘冗余阵列。 通道：专门负责整个计算机系统输入/输出工作的专用处理机，能执行有限的一组输入输出指令。 通道流量：指一个通道在数据传送期间，单位时间内能够传送的数据量。 互连网络：一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络，用来实现计算机系

计算机体系结构试题汇总

计算机系统结构 姓名：学号： 一、简答题（每小题10分，共20分） 1．简述使用物理地址进行DMA存在的问题，及其解决办法。 2．从目的、技术途径、组成、分工方式、工作方式等5个方面对同构型多处理机和异构型多处理机做一比较（列表）。 二、（60分）现有如下表达式： Y＝a ×X 其中：X和Y是两个有64个元素的32位的整数的向量，a为32位的整数。假设在存储器中，X和Y的起始地址分别为1000和5000，a的起始地址为6000。 1．请写出实现该表达式的MIPS代码。 2．假设指令的平均执行时钟周期数为5，计算机的主频为500 MHz，请计算上述MIPS 代码（非流水化实现）的执行时间。 3．将上述MIPS代码在MIPS流水线上（有正常的定向路径、分支指令在译码段被解析出来）执行，请以最快执行方式调度该MIPS指令序列。注意：可以改变操作数，但不能改变操作码和指令条数。画出调度前和调度后的MIPS代码序列执行的流水线时空图，计算调度前和调度后的MIPS代码序列执行所需的时钟周期数，以及调度前后的MIPS流水线执行的加速比。 4．根据3的结果说明流水线相关对CPU性能的影响。 三、（20分）请分析I/O对于性能的影响有多大？假设： 1．I/O操作按照页面方式进行，每页大小为16 KB，Cache块大小为64 B；且对应新页的地址不在Cache中；而CPU不访问新调入页面中的任何数据。 2．Cache中95%被替换的块将再次被读取，并引起一次失效；Cache使用写回方法，平均50%的块被修改过；I/O系统缓冲能够存储一个完整的Cache块。 3．访问或失效在所有Cache块中均匀分布；在CPU和I/O之间，没有其他访问Cache 的干扰；无I/O时，每1百万个时钟周期中，有15,000次失效；失效开销是30个时钟周期。如果替换块被修改过，则再加上30个周期用于写回主存。计算机平均每1百万个周期处理一页。