计算机体系结构答案

计算机体系结构答案2021福师网院

一、填空题（每空1分，共14分）

1.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是全向量方式，直接相联方式，组相联方式

2.虚拟存储器的三种管理方式是段式管理，页式管理和段页式管理

3.从主存的角度来看，“Cache一主存”层次的目的是为了提高速度,而“主存一辅存”层次的目的是为了扩大容量o

4.根据指令间的对同一寄存器读和写操作的先后次序关系，数据相关冲突可分为RAW、WAR和WAW三种类型

5.当代计算机体系结构的概念包括指令集结构计算机组成和计算机实现三个方面的内容

二、名词解释（每题2分，共16分）计算机体系结构答计算机体系结构包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容兼容机:答不同厂家生产的具有相同计算机结构的计算机；系列机同一厂家生产的具有相同计算机结构，但具有不同组成和实现的一系列不同档次不同型号的机器；写直达法答执行“写”操作时，不仅写入Cache,而且也写入下一级存储器高速缓冲存储器答为解决CPU与主存储器间速度差而在内存储器和CPU之间增加的一种存取速度远高于普通内存的特殊存储器延迟转移技术答为了使指令流水线不断流，在转移指令之后插入一条不相关的有效的指令，而转移指令被延迟执行，这种技术称为延迟转移技术线性流水线答指各段串行连接、没有反馈回路的流水线数据通过流水线中的各段时，每一个段最多只流过一次；非线性流水线指各段除了有串行的连接外，还有反馈回路的流水线流水线的吞吐率答在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量并行性答计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作只要在时间上相互重叠，就存在并行性它包括同时性与并发性两种含义

三、简答题每题5分，共30分

1.如有一个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条指令解释若执行第一级的一条指令需Kns时间，那么执行第

2、

3、4级的一条指令各需要用多少时间ns答可以分情况进行分析情况一等级为4-3-2-1的时候执行第2级的一条指令需要NK纳秒执行第3级的一条指令需要N平方K纳秒执行第4级的一条指令需要N三次方K纳秒情况二等级为『2-3-4的时候执行第2级的一条指令需要K/N纳秒执行第3级的一条指令需要K/N平方纳秒执行第4级的一条指令需要K/N三次方纳秒

2.根据Amdahl定律，系统加速比由哪两个因素决定？答系统加速比依赖于两个因素1可改进比例可改进部分在原系统计算时间中所占的比例2部件加速比可改进部分改进以后的性能提高

3.简述组相联映象规则答1主存与缓存分成相同大小的数据块2主存和Cache按同样大小划分成组3主存容量是缓存容量的整数倍，将主存空间按缓冲区的大小分成区，主存中每一区的组数与缓存的组数相同4当主存的数据调入缓存时，主存与缓存的组号应相等，也就是各区中的某一块只能存入缓存的同组号的空间内，但组内各块地址之间则可以任意存放，即从主存的组到Cache的组之间采用直接映象方式；在两个对应的组内部采用全相联映象方式

4.引起Cache与主存内容不一致的原因是什么？为了保持Cache的一致性，在单计算机系统中一般采取哪些措施？答不一致的原因1由于CPU写Cache,没有立即写主存2由于I/O处理机或I/O设备写主存采取措施1全写法，亦称写直达法WT法一Write through方法在对Cache进行写操作的同时，也对主存该内容进行写入2写回法WB法一Write back方法在CPU执行写操作时，只写入Cache,不写入主存

5.按照同一时间内各段之间的连接方式来分，流水线可分为哪两类？答静态流水线与动态流水线静态流水线在同一时间内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作对于静态流水线来说，只有当输入的是一串相同的运算任务时，流水的效率才能得到充分的发挥动态流水线在同一时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能

6.Flynn分类法是根据什么对计算机进行分类的？将计算机分成哪几类？答Flynn分类法按照指令流和数据流的多倍性进行分类冯氏分类法用系统的最大并行度对计算机进行分类

四、问答与计算题（第1题10分，第

2、3题每题15分共40分）

1.一个有快表和慢表的页式虚拟存储器，最多有64个用户，每个用户最多要用1024个页面，每页4K字节，主存容量8M字节

（1）写出多用户虚地址的格式，并标出各字段的长度

（2）写出主存地址的格式，并标出各字段的长度

（3）快表的字长为多少位？分几个字段？各字段的长度为多少位？

（4）慢表的容量是多少个存储字？每个存储字的长度为多少位？答用户号64=26,虚页号1024=210,页内地址4K=212,主存页数:8M/4K=2111多用户虚地址用户号6位+虚页号10位十页内地址12位共28位2主存地址主存实页号H位+页内地址12位共23位3快表字长27位；分3个字段用户号6位，虚页号10位，实页号11位4慢表容量为26+10,每个存储字长为主存页号+1=12位

2.在页式虚拟存储器中，一个程序由P1P5共5个页面组成在程〜序执行过程中依次访问的页面如下P2,P3,P2,Pl,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、LFU和OPT三种页面替换算法对这3页主存进行调度1画出主存页面调入、替换和命中的情况表2统计三种页面替换算法的页命中率答主存页面调入、替换和命中的情况及3种页面替换算法的页命中率如下表页地址流P2P3P2P1P5P2P4P5P3P2P5P2命中率2222*5555*3333中33333*22222*55FIFO111*44444*

20.25入入中入换换换中换中换换22222222*33335LFU中333*55555555111*444*

2220.45入入中入换中换中换换中中222222*444*22233333333333中6OPT1*

555555550.5入入中入换中换中中换中中

3.动态多功能流水线由6个功能段组成，如下图:其中，SI、S

4、S

5、S6组成乘法流水线，SI、S

2、S

3、S6组成加法流水线，各个功能段时间均为50ns,假设该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够的缓冲寄存器，若以最快的方式用该流水计算1画出时空图；2计算实际的吞吐率、加速比和效率答1时空图2实际的吞吐率、加速比和效率备注，在线考核题目+参考答案，若有错误请联系或留言提醒，谢谢你！。