計算機體系結構試卷2B 標準答案

2022-07-10 00:27:02 字數 1493 閱讀 3230

(答案要註明各個要點的評分標準)

一、 名詞解釋(每小題5分,共20分)

1、 答:程式在執行時所訪問位址的分布不是隨機的,而是相對地簇聚;這種簇聚包括指令和數

據兩部分。

2、 答:當第一次訪問乙個塊時,該塊不在cache中,需從下一級儲存器中調入cache,這就是強制性失效。

3、 答:當一條指令需要用到前面某條指令的結果,從而不能重疊執行時,就發生了資料相

關。4、 答:計算機體系結構的定義: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。

二、 簡答題(每小題10分,共30分)

1、 (1)全相聯映。主存中的任一塊可以被放置到cache中的任意乙個位置。(2分)(2)直接映象:

主存中的每一塊只能被放置到cache中唯一的乙個位置。(2分)(3)組相聯:主存中的每一塊可以被放置到cache中唯一的乙個組中的任何乙個位置。

(2分)

全相聯映像的查詢過程複雜,但失效率低,而直接映像的查詢過程簡單,但失效率高。而組相聯影響的優缺點介於全相聯映像和直接映像之間。(4分)

2、答:從使用者的角度來看,儲存器的三個主要指標是:容量,速度,**(每位**)。而這三個指標是相互矛盾的。因此,解決方法就是採用多種儲存器技術,構成儲存層次。(3分)

從主存的角度來看,計算機儲存系統構成了兩個層次:「cache-主存」層次:彌補主存速度的不足;「主存-輔存」層次: 彌補主存容量的不足。(3分)

兩個層次的比較如下:(4分)

3、答:如果兩條指令使用相同的名,但是它們之間並沒有資料流,則稱之為名相關。(4分)

指令j與指令i之間名相關有以下兩種:(1) 反相關(anti-dependence):先讀後寫(2分)

(2) 輸出相關(output dependence):寫後寫。(2分)

通過改變指令中運算元的名來消除名相關,這就是換名(renaming)技術。(2分)

4、答:增加塊大小會增加失效開銷增加塊大小引起的雙重作用:

(1)減少強制性失效;

(2)塊大小增加後,塊數目減少,增加衝突失效。(5分)

提高相聯度可以降低失效率,但是以增加命中時間為代價的。這樣會增加cache的命中週期,進而影響計算機的主頻。(5分)

5、答:複雜指令集計算機(cisc):強化指令功能,實現軟體功能向硬體功能轉移。

盡可能地降低指令集結構的複雜性,以達到簡化實現,提高效能的目的。cisc結構追求的目標:強化指令功能,減少程式的指令條數,以達到提高效能的目的。

(5分)

risc計算機的指令系統只包含那些使用頻率很高的指令和一些必要指令。使得計算機體系結構更加簡單、更加合理和更加有效,克服cisc結構的缺點,使機器速度更快,程式執行時間縮短,從而提高計算機系統的效能。(5分)

三、 計算題(10分)

答:由題可知,可改進比例=40%=0.4,部件加速比=20(6分)

根據amdahl定律可知

系統加速比=。

採用此提高效能的方法後,能使整個系統的效能提高到原來的1.613倍。(4分)

四、 綜合分析(20分)

計算機體系結構

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