1、第五章 重疊、流水和向量處理機(jī)歷年真題精選1. “一次重疊”中消除“指令相關(guān)”最好的方法是（ A ）。A. 不準(zhǔn)修改指令 B. 設(shè)相關(guān)專用通路 C. 推后分析下條指令 D. 推后執(zhí)行下條指令2流水處理機(jī)對(duì)全局性相關(guān)的處理不包括（ D ）。A. 猜測(cè)法 B. 提前形成條件碼 C. 加快短循環(huán)程序的執(zhí)行 D. 設(shè)置相關(guān)專用道路3. 推后“分析”和設(shè)置“（ 相關(guān)專用通道 ）”是解決重疊方式相關(guān)處理的兩種基本方法。前者是以（ 降低速度 ）為代價(jià)，使設(shè)備基本上不增加。4. 流水線消除速度瓶頸的方法有瓶頸子過(guò)程（ 再細(xì)分 ）和瓶頸子過(guò)程（ 多套并聯(lián) ）兩種。5. 簡(jiǎn)述在流水機(jī)器中全局性相關(guān)的概念及處理全局

2、性相關(guān)的方法。（ P144-146）6. 求向量D=A*(B+C),各向量元素個(gè)數(shù)均為6，參照CRAY-1方式分解為3條向量指令：V3存儲(chǔ)器  訪存取A送入V3寄存器組V2V0+V1 B+CKV4V2*V3  K*AD當(dāng)采用下列2種方式工作時(shí)各需多少拍才能得到全部結(jié)果?(1)和并行執(zhí)行完后，再執(zhí)行； （ 27拍）(2)采用鏈接技術(shù)。 （ 22拍）(注：CRAY-1方式啟動(dòng)訪存1拍，訪存6拍，打入寄存器組1拍，加法6拍，乘7拍)7. 有一個(gè)3段的單功能非線性流水線，預(yù)約表如下表所示。 （1）寫出沖突向量，畫沖突向量狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并確定最佳調(diào)度方案。 （ c=(101) ,最佳策略

3、是每隔2t流入一個(gè)任務(wù) ）（2）按最佳調(diào)度方案輸入5個(gè)任務(wù)，畫出流水的時(shí)空?qǐng)D，求出此時(shí)的吞吐率和效率。 時(shí)鐘 段號(hào) t1t2t3t4S1    S2   S3     （吞吐率： 5/12t 效率： 69.4% ）8. 有一個(gè)雙輸入端的加乘雙功能靜態(tài)流水線，由經(jīng)過(guò)時(shí)間為t、2t、2t、t的1、2、3、4四個(gè)子過(guò)程構(gòu)成。加按1-2-4連接，乘按1-3-4連接，流水線輸出設(shè)有數(shù)據(jù)緩沖器，也可將數(shù)據(jù)直接返回輸入。現(xiàn)要執(zhí)行A*（B+C*（D+E*F）+G*H的運(yùn)算，調(diào)整計(jì)算順序，畫出能獲得吞吐率盡量高的流水時(shí)空?qǐng)D，標(biāo)出流水線入、出端

4、數(shù)據(jù)的變化情況；求出完成全部運(yùn)算的時(shí)間及此期間流水線的效率和吞吐率。(效率：3/8t 效率：3/8)同步強(qiáng)化練習(xí)一單項(xiàng)選擇題。1. 重疊機(jī)器局部相關(guān)的處理方法有兩類：推后后續(xù)指令對(duì)相關(guān)單元的讀和（ C ）。A.異步流動(dòng) B.采用順序流動(dòng) C.設(shè)置相關(guān)直接通路 D.調(diào)整指令流動(dòng)的順序 2. CRAY-1的流水線是（ C ）。A.多條單功能流水線 B.一條單功能流水線 C.一條多功能流水線 D.多條多功能流水線 3. 指令間的“一次重疊”是指（ B ）。A.“”與“”重疊 B.“”與“”重疊C.“”與“”重疊 D. “”與“”重疊4. 指令緩沖器的容量越大，發(fā)生指令相關(guān)的概率將（ A ）。A.增大

5、 B.降低 C.不變 D.不定 5. “取指”、“分析”、“執(zhí)行”之間的流水屬于（ B ）。A.系統(tǒng)級(jí)流水 B.處理機(jī)級(jí)流水 C.部件級(jí)流水 D.作業(yè)級(jí)流水 6. 非線性流水線是指（ B ）。A.流水線中某些功能段在各次運(yùn)算中的作用不同B.一次運(yùn)算中要多次使用流水線中的某些功能段 C.一次運(yùn)算中使用流水線的多個(gè)功能段 D.流水線的各個(gè)功能段在各種運(yùn)算中有不同的組合 7. 關(guān)于標(biāo)量流水機(jī)的說(shuō)法有錯(cuò)的是（ B ）。A.沒(méi)有向量數(shù)據(jù)表示 B.不能對(duì)向量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算 C.可對(duì)標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行流水處理 D.可以對(duì)向量、數(shù)組進(jìn)行運(yùn)算 8. 與流水線最大吞吐率有關(guān)的是（ D ）。A.最后子過(guò)程的時(shí)間 B.各個(gè)子

6、過(guò)程的時(shí)間 C.最快子過(guò)程的時(shí)間 D.最慢子過(guò)程的時(shí)間 9. 在流水線的相關(guān)處理中，會(huì)發(fā)生“寫一寫”相關(guān)和“先讀后寫”相關(guān)的是（ C ）。A.猜測(cè)法 B.順序流動(dòng) C.異步流動(dòng) D.相關(guān)專用通路 10. 在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)是指（ D ）。A.先讀后寫相關(guān) B.指令相關(guān) C.先寫后讀相關(guān) D.由轉(zhuǎn)移指令引起的相關(guān) 11. IBM360/91機(jī)對(duì)指令中斷的處理方法是（ A ）。A.不精確斷點(diǎn)法 B.指令復(fù)執(zhí)法 C.精確斷點(diǎn)法 D.對(duì)流水線重新調(diào)度 12. CRAY-1機(jī)的兩條向量指令V1V2+V3 V4V1*V5屬于（ B ）。A.沒(méi)有功能部件沖突和沖突，可以并行 B. 沒(méi)有功能部件沖突和沖

7、突，可以鏈接C.有向量沖突，只能串行 D.沒(méi)有源沖突，可以交換執(zhí)行順序 13. 設(shè)各個(gè)流水段經(jīng)過(guò)時(shí)間為t，一臺(tái)K段流水線，度為m的超級(jí)流水線處理機(jī)，執(zhí)行完N條指令的時(shí)間為（ B ）。A.（N-1）/m*t B.(K+)*t C.(K+N-1)* t D.* t 14. 以下說(shuō)法不正確的是（ D ）。A.線性流水線是單功能流水線 B.動(dòng)態(tài)流水線是多功能流水線 C.靜態(tài)流水線是多功能流水線 D.動(dòng)態(tài)流水線只能是單功能流水線 15. 在指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)中，下列敘述正確的是（ D ）。A.超標(biāo)量處理機(jī)利用資源重復(fù)，要求高速時(shí)鐘機(jī)制 B.超流水線處理機(jī)利用資源重復(fù)，要求高速時(shí)鐘機(jī)制 C.超標(biāo)量

8、處理著重開(kāi)發(fā)時(shí)間并行性，要求高速時(shí)鐘機(jī)制 D.超流水線處理機(jī)著重開(kāi)發(fā)時(shí)間并行性，要求高速時(shí)鐘機(jī)制 16. 以下（ D ）不屬于流水線的分類。A.按處理機(jī)級(jí)別的分類 B.按功能數(shù)量的分類 C.按時(shí)間特性的分類 D.按時(shí)間順序的分類 17. 假設(shè)禁止表F1，3，6，8，則8位的原始沖突向量為（10100101）。若選擇第二個(gè)任務(wù)在1拍后送入流水線，則新的沖突向量為（ C ）。A.10101010 B.01011111 C.11110111 D.10111011 18. 由m段組成的流水線，瓶頸段所需時(shí)間為t，其余段所需時(shí)間為t，則完成n個(gè)任務(wù)的加速化比為（ B ）。A. B. C. D. 19.

9、在采用延遲轉(zhuǎn)移支持時(shí)，在以下幾種調(diào)度方法中，效果最好的是哪一種方法（ A ）。A.將轉(zhuǎn)移指令前的那條指令調(diào)度到延遲槽中 B.將轉(zhuǎn)移目標(biāo)處的那條指令調(diào)度到延遲槽中 C.將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時(shí)該執(zhí)行的那條指令調(diào)度到延遲槽中 D.在延遲槽中填入NOP空操作指令20. IBM360/91是一種（ B ）。A.向量流水機(jī) B.標(biāo)量流水機(jī) C.陣列流水機(jī) D.多功能動(dòng)態(tài)流水機(jī)21. 由實(shí)際吞吐率公式TPT/（1+（M-1）/N）可知，當(dāng)N>>M時(shí)，才能使實(shí)際吞吐率接近于最大吞吐率，其中M表示（ A ）。A.流水線子過(guò)程個(gè)數(shù) B.任務(wù)數(shù) C.任意正整數(shù) D.流水線連續(xù)處理的任務(wù)數(shù)22. 全局性相關(guān)的處理

10、不包括（ A ）。A.采取順序流動(dòng) B.猜測(cè)法 C.采取延遲轉(zhuǎn)移 D.加快短循環(huán)程序的處理23. 流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括（ A ）。A.響應(yīng)比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率二填空題。1.流水有部件、處理機(jī)、系統(tǒng)等不同等級(jí)，多個(gè)處理機(jī)之間的流水屬（ 系統(tǒng) ）級(jí)流水，也稱（宏 ）流水。 2.根據(jù)流水線中各功能段之間是否有反饋回路，可把流水線分為（ 線性 ）流水和（ 非線性 ）流水。3.為提高流水線的（ 最大 ）吞吐率，首先要找出（ 瓶頸 ），然后設(shè)法消除它。4.CRAY-1向量機(jī)的鏈接技術(shù)，表現(xiàn)于只要不發(fā)生（ V1 ）沖突和（ 功能部件 ）沖突，向量指令之間即使有數(shù)據(jù)相關(guān)，也能大部分時(shí)間并行。

11、5.衡量流水線性能的主要指標(biāo)是（ 吞吐率 ）和（ 效率 ）。6.指令順序解釋的優(yōu)點(diǎn)是（控制簡(jiǎn)單 ），缺點(diǎn)是程序解釋的速度低，機(jī)器各部件的（ 利用 ）率低。7.始終只讓第K+1條指令的“分析”與第K條指令的“執(zhí)行”在時(shí)間上重疊的方式稱為“（ 一次 ）重疊”，為了不降低重疊效率，應(yīng)使“分析”和“執(zhí)行”的時(shí)間（相等 ）。8.多功能流水線各功能段同時(shí)只能按某一種功能聯(lián)接的稱為（ 靜 ）態(tài)流水線，同時(shí)可按不同運(yùn)算或功能聯(lián)接工作的稱為（ 動(dòng) ）態(tài)流水線。9.流水線流出任務(wù)的順序始終保持與流入流水線的順序相同的流水線稱為（ 同步 ）流動(dòng)的流水線，可以允許與流入的順序不同的流水線稱為（ 異步 ）流動(dòng)流水線。1

12、0.非線性流水線調(diào)度要解決的問(wèn)題是讓前后多個(gè)任務(wù)既不發(fā)生爭(zhēng)用（ 同一流水段 ），又能使流水線有盡可能高的（吞吐率和效率 ）。11.以DA*(B+C)的向量運(yùn)算為例，適合流水處理的方式有（ 縱向（垂直） ）處理方式和（ 分組縱橫 ）處理方式，CRAY-1向量機(jī)用的是后者。12.超標(biāo)量處理機(jī)的度m是指在每個(gè)（ t ）時(shí)間內(nèi)能同時(shí)流出（ m ）條指令。13.“一次重疊”解釋時(shí)，第K+1條指令需等K條指令執(zhí)行后才能形成，稱此時(shí)發(fā)生了“（ 指令 ）相關(guān)”。若第K條指令的結(jié)果數(shù)地址與第K+1條指令的源數(shù)地址一樣時(shí)，稱發(fā)生了“（ 先寫后讀）相關(guān)”。14.解析一條指令的微操作可歸并為（ 取指令 ）、（ 分析

13、）、執(zhí)行三部分。15.已進(jìn)入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)指令之間的相關(guān)，稱為（ 全局 ）性相關(guān)。16.為同時(shí)解釋兩條和多條指令，常用的控制方式是（ 重疊 ）和（ 流水 ）。17.非線性流水的重要問(wèn)題是（ 流水線調(diào)度 ）。18.異步流動(dòng)流水線會(huì)出現(xiàn)順序流動(dòng)流水線不可能發(fā)生的“（ 先讀后寫 ）”相關(guān)和“（ 寫-寫 ）”相關(guān)。19.要實(shí)現(xiàn)兩條指令在時(shí)間上重疊，首先需要付出（ 空間代價(jià) ），其次，要處理好指令之間可能存在的（ 關(guān)聯(lián) ）。20.在重疊機(jī)器一樣，流水機(jī)器在遇到（轉(zhuǎn)移 ）指令，尤其是（ 條件轉(zhuǎn)移 ）指令時(shí)，效率也會(huì)顯著下降。21.超長(zhǎng)指令字（VLIW）結(jié)構(gòu)是將（ 水平微型碼 ）和（超標(biāo)量處理 ）

14、兩者相結(jié)合。22.若一次重疊方式解釋指令仍達(dá)不到（ 速度 ）要求時(shí)，可用同時(shí)解釋（ 多條指令 ）的流水方式。23.指令相關(guān)、（ 訪存操作數(shù) ）相關(guān)和（通用寄存器組 ）相關(guān)等局部相關(guān)都是由于機(jī)器要同時(shí)解釋的多條指令之間出現(xiàn)了對(duì)同一主存單元或寄存器要求“先寫后讀”。三簡(jiǎn)答題。1.在“一次重疊”的機(jī)器中，“一次重疊”的含義是什么？并指出在這種機(jī)器中會(huì)出現(xiàn)哪些相關(guān)？ （P126-131）2.試分析通過(guò)何種方法可以解決通用寄存器組數(shù)相關(guān)的問(wèn)題？（P130）3.流水線的特點(diǎn)是什么？（P132）4.向量運(yùn)算為什么最適合流水處理？向量的處理有哪三種方式？CRAY-1采用的是什么方式？ （P149-150）5.

15、列舉指令重疊解釋對(duì)訪主存沖突可采用的三種解決辦法及其問(wèn)題，目前多數(shù)機(jī)器采用的是什么辦法？ 6. 在“一次重疊”解釋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)哪些指令之間的關(guān)聯(lián)？如何處理？（P129）7.流水線按級(jí)別分成幾類？線性流水線志非線性流水線有什么區(qū)別？動(dòng)態(tài)流水線和靜態(tài)流水線有什么區(qū)別？ （P133 135 134）8.流水處理的主要技術(shù)途徑是什么？在CPU中可以有哪兩類流水？在存儲(chǔ)系統(tǒng)或存儲(chǔ)體系中舉出兩個(gè)應(yīng)用流水的例子。（P140）9.什么是流水線的速度瓶頸？消除流水線速度瓶頸的方法有哪兩種？舉例示意說(shuō)明。（P136）10.簡(jiǎn)述流水機(jī)器處理全局性相關(guān)時(shí)，加快短循環(huán)程序的處理辦法。 （P146）11.為處理流水機(jī)器的全局性相關(guān)，可以加快或提前形成條轉(zhuǎn)指令所需的條件碼，那么可從哪兩方面考慮？舉例說(shuō)明。 （P146）12.流水機(jī)器的中斷處理有哪兩種辦法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ （