计算机体系结构A卷答案

1、 计算机体系结构 课程试卷（ A ）参考答案及评分标准 第 1 页 共 5 页 计计算机体系算机体系结结构构 课课程程试试卷（卷（ A ）参考答案及）参考答案及评评分分标标准准开课系部： ，学生班级： ，教师： 一、单项选择题（在下列每小题的四个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为是一、单项选择题（在下列每小题的四个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为是 正确的答案填入题后的（）内，每小题正确的答案填入题后的（）内，每小题 2 分，共分，共 20 分）分） 1在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( C )。 A、提高解题速度 B、减少需要的存贮容量 C、提高系统的灵活性 D、提高系统的性能价格比 2属计算机系统结构考虑的应是（ C ） 。 A主存采用 CMOS 还是 TTL B主存采用多体交叉还是单体 C主存容量和编址方式 D主存频宽的确定 3推出系列机的新机器，不能更改的是( C )。 A、原有指令的寻址方式和操作码 B、系统总线的组成 C、数据通路宽度 D、存贮芯片的集成度 4不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括( B )。 A、用统一的高级语言 B、

2、用统一的汇编语言 C、模拟 D、仿真 5重叠控制是将多条指令（ D ） 。 A 同时执行 B、串行执行 C、并行执行 D、同一时刻在不同过程段上重叠执行 6在计算机系统设计中，比较好的方法是：（ D ） A. 从上向下设计 B、从下向上设计 从两头向中间设计 D、从中间开始向上、向下设计 7动态流水线是（ C ） 。 A在不同时刻可组成数条流水线 B、标量流水线 C不同时刻只能组成一条不同的流水线 D、向量流水线8 假设用软件方法在 A 计算机上实现 B 计算机的指令系统，则 B 称为（C） 。 A仿真机 B. 宿主机 C虚拟机 D. 目标机 9 计算机中优化使用的操作码编码方法是（ D ） 。 A:哈夫曼编码 B:ASCII 码C:BCD 码 D:扩展操作码 10 在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时，下列方法按照评价准确性递增的顺序 计算机体系结构 课程试卷（ A ）参考答案及评分标准 第 2 页 共 5 页排列是（ B ） 。（1） 实际的应用程序方法（2） 核心程序方法（3） 玩具基准测试程序（小测试程序）（4） 综合基准测试程序A:（1） （2） （3） （4）B:（2）

3、 （3） （4） （1）C:（3） （4） （1） （2）D:（4） （3） （2） （1）二、单项选择题（每小题单项选择题（每小题 4 分，共分，共 20 分）分）1. 某计算机的 Cache-主存层次采用组相联映象方式，块大小为 128 字节，Cache 容量为64 块，按 4 块分组,主存容量为 4096 块。那么主存地址共需( A )位？ A:19B:18 C:20 D:以上都不对2. 一条 4 段的流水线可以由以下时空图来表示，求该流水线的实际吞吐率（假设 n=100）(B)A: 1MIPSB: 0.33MIPSC:0.167MIPS D: 0.328MIPS3、 一条 4 段流水线，每段执行时间为 1ns，求该流水线执行 100 条指令最大效率为：( C ) A:100 B:96.2 计算机体系结构 课程试卷（ A ）参考答案及评分标准 第 3 页 共 5 页C:97.1D:3884、 假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间均为，连续执行 n 条指令所需要花费的最短时间约为（假设仅有“取指令”和“分析”可重叠并假设 n 足够大）：

4、 ( B )A: B: C: D: 5. 将计算机系统中某一功能的处理速度提高到原来的 20 倍，但该功能的处理时间仅占整个 系统运行时间的 40%，则采用此提高性能的方法后，能使整个系统的性能提高（ B ）倍。A 20 B 1.613 C 3.326 D 以上答案都不对三、填空题（每空填空题（每空 2 分，共分，共 20 分）分） 1. Flynn 分类法是按 数据流 和 指令流 的多倍性对计算机系统分类。 2. 提高计算机系统并行性的主要技术途径有时间重叠、 资源重复 和 资源共享 。 3. 解决先读后写相关的方法有延时气泡法和 定向路径 两种。 4. 程序的局部性包括 时间 上的局部性和 空间 上的局部性。 5Cache 写不命中时，只写入主存，并不将该存储字所在块由主存调入 Cache，这种处理方 法称为_不按写_分配法。如果写入主存的同时，还将该存储字所在块由主存调入 Cache，则称为按写 分配法。 6流水线消除速度瓶颈的方法有_细分瓶颈段 _和 重设瓶颈段 两种。三、简答题（每题三、简答题（每题 5 分，共分，共 20 分）分） 1简要说明计算机系统结构、计算机组成和计算

5、机实现三个概念的区别。简要说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三个概念的区别。 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。 一种系统结构可以有多种组成；一种组成可以有多种实现。同一系列机中各种型号的机器具 有相同的系统结构，但采用不同的组成和实现技术，因而具有不同的性能和价格。 （5 分）2简述简述 RISC 的优缺点的优缺点 计算机体系结构 课程试卷（ A ）参考答案及评分标准 第 4 页 共 5 页RISC 优点:(1) 简化的指令系统 (2) 以寄存器-寄存器方式工作 (3) 指令部以流水方式工作(4) 使用较多的通用寄存器以减少访存,一般至少有 32 个通用寄存器 (5) 为提高指令执行速度,绝大部分指令采用组合电路控制器实现,不用或少用微程序实现(6) 通过精心选择的指令系统,并采用软件手段（每答出 1 点给 1 分）RISC 缺点:指令功能简单使得程序代码较长,占用了较多的存储器空间 （1 分）3. 简述计算机系统设计中经常用到的简述计算机系统设计中经常用到的 4 个定量原理。个定量原理。以经常性事件为重点 （1 分）Amdahl 定律：

6、加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占 的重要性。 （2 分） CPU 性能公式： CPU 时间= IC x CPI x 时钟周期时间 （1 分）程序的局部性原理 （1 分）4. 降低降低 Cache 失效开销有哪几种方法？简述其基本思想。失效开销有哪几种方法？简述其基本思想。 降低 Cache 失效开销的方法：（每答出一种方法给 1 分） 让读失效优先于写 写缓冲合并 请求字处理技术 非阻塞 Cache 技术 采用两级 Cache 计算机体系结构 课程试卷（ A ）参考答案及评分标准 第 5 页 共 5 页五、考虑两种不同组织结构的 Cache：直接映像 Cache 和 2 路组相联映像 Cache，试问它们 对 CPU 的性能有何影响？先求平均访存时间，然后再计算 CPU 性能。 （12 分） 分析时请用以下假设： （1）理想 Cache（命中率为 100%）情况下的 CPI 为 2.0，时钟周期为 2ns，平均每条 指令访存 1.3 次。 （2）两种 Cache 容量均为 64kB，块大小为 32B （3）在组相联映像 Cache 中，由于多路选择器的存在而使 CPU 的时钟周期增加到原来 的 1.10 倍。 （4）这两种结构 Cache 的失效开销都是 70ns。 （5）命中时间为 1 个时钟周期，64KB 直接映像 Cache 的失效率为 1.4%，相同容量的 2 路组相联映像 Cache 的失效率为 1.0%。平均访存时间为： 平均访存时间命中时间失效率失效开销因此，两种结构的平均访存时间分别是：平均访存时间 1 路2.0（0.01470）2.98 ns （2 分）平均访存时间 2 路2.01.10（0.01070）2.90 ns （2 分）2 路组相联 Cache 的平均访存时间比较低。 （2 分）CPU 时间IC(CPIexe每条指令的平均存储器停顿周期数)时钟周期时间IC (CPIexe时钟周期时间每条指令的平均存储器停顿时间) 因此： CPU 时间 1 路 IC(2.02(1.30.01470) 5.27IC （2 分） CPU 时间 2 路 IC(2.021.10(1.30.01070) 5.31IC （2 分） 直接映象 Cache 的平均性能好一些。 （2 分）

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