河北大學課程考核試卷
2006 —2007 學年第二學期 2004 級計科、專公升本、網路工程專業（類）
考核科目計算機體系結構課程類別必修課考核型別考試考核方式閉卷卷別 a
（注：考生務必將答案寫在答題紙上，寫在本試卷上的無效）
一、填空題：（每空1分，共20分）
1. 引起多處理機的cache資料不一致的原因有共享可寫資料、 ① 和 ② 。
2. 計算機系統中提高並行性的技術途徑有和資源共享三種。在高效能單處理機的發展中，起主導作用的是 ⑤ 這個途徑，它的實現基礎是 ⑥ 。
3. 解決流水線結構相關的方法有和暫停流水線。
4. 兩條向量指令能夠鏈結的必要條件是它們之間存在 ⑨ 相關。
5. 大小為n的直接映象cache的失效率約等於大小為 ⑩ 的兩路組相聯cache的失效率。
6. victim cache是一種能減少失效次數而又不影響的方法。
7. 當組相聯的路數n變為1時，組相聯就變成了 ，當組數g變為1時，組相聯就變成了 。
8. 「主存-輔存」層次的目的是為了彌補主存的不足；「cache-主存」層次的目的是為了彌補主存的不足。
9. 計算機體系結構是程式設計師所看到的計算機的 ，即概念性結構與 。
10. 由容量為c的cache和容量為m的主儲存器構成的儲存系統的總容量為 。
11. 並行處理面臨著的兩個重要挑戰是程式中有限的並行性和相對較高的
開銷。二、名詞解釋：（每題3分，共15分）
1. 儲存系統：
2. amdahl定律：
3. 並行性：
4. 耦合度：
5. 互連網路：
a—3—1
三、簡答題：（每題6分，共30分）
1. 試以系列機為例，說明計算機體系結構、計算機組成和計算機實現三者之間的關係。
2. 造成流水線「斷流」的主要原因是哪三種相關？是什麼原因造成的？
3. 實現cache一致性協議有哪兩類？簡述其含義。
4. 在儲存層次中應解決哪四個問題？
5. 單級儲存器的主要矛盾是什麼？通常採取什麼方法來解決？
四、計算題（35分）
1. 將計算機系統中某一功能的處理速度加快10倍，但該功能的處理時間僅為整個系統執行時間的40%，則採用此增強功能方法後，能使整個系統的效能提高多少？（7分）
2. 雙輸入端的加、乘雙功能靜態流水線有1、2、3、4四個子部件，延時分別為δt, δt, 2δt, δt，「加」由1→2→4組成，「乘」由1→3→4組成，輸出可直接返回輸入或鎖存。現執行
（1） 畫出流水時空圖，標出流水線入端資料變化情況。（3分）
（2） 求運算全部完成所需的時間和流水線效率。（2分）
（3） 找出瓶頸子過程並將其細分，重新畫出時空圖並計算流水時間和效率。（5分）
3. 我們考慮某乙個機器。假設cache讀失效開銷為30個時鐘週期，寫失效開銷為60個時鐘週期，當不考慮儲存器停頓時，所有指令的執行時間都是2.
0個時鐘週期， cache的讀失效率和寫失效率均為5%，平均每條指令讀儲存器0.8次，寫儲存器0.5次。
試分析考慮cache的失效後，cache對效能的影響。（8分）
4. 設某計算機主存容量為64k字，cache儲存器的容量為，字塊長，採用直接映象方式和lru替換演算法。
（1） 求出主存空間塊數。（2分）
（2） 畫出主儲存器和cache儲存器字塊對應關係圖和主存位址字段劃分圖，標出名段位數。（3分）
a—3—2
（3） 假設cache儲存器起始為空，求出執行下圖程式段（位址用十進位制表示）時的命中率，並寫出分析過程。（5分）
開始0017
0023
0165
內迴圈重複20次外迴圈重複10次
0239
1200
結束： 1500
a—3—3
河北大學計算機體系結構2023年考試題1答案
考試題1答案 一 解釋下列術語 每題4分，共20分 1.計算機體系結構 計算機體系結構是程式設計師所看到的計算機的屬性，即概念性結構與功能特性。2.軟體相容 同乙個軟體可以不加修改地執行於體系結構相同的各檔機器上，而且它們所獲.得的結果一樣，差別只在於執行時間的不同。定律 加快某部件執行速度所獲得的...
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