《計算機系統(tǒng)結構》習題第一章計算機系統(tǒng)結構設計基礎1.1計算機系統(tǒng)結構的含義和分類ー、填空題1、計算機系統(tǒng)層次結構中,在傳統(tǒng)機器級以上的所有機器都稱為是,因為它們均是由 實現(xiàn)的機器,與實際物理機器級有所不同。答案:虛擬機、軟件2、通常把稱為固件。固件是介于和之間的實體,其設計方法類似于,而實現(xiàn)形態(tài)上則類似于〇答案:固定不變的常用軟件固化在硬件中、硬件、軟件、硬件3、在Flynn分類法中,指令流是指,數(shù)據(jù)流是指,多倍性是指答案：機器執(zhí)行的指令序列、指令流所調用的數(shù)據(jù)序列、在機器中最受限制的（即瓶頸最嚴重的）部件上的處在同一執(zhí)行階段的可并行招待的最多指令或數(shù)據(jù)個數(shù)4、高級語言程序員看不到各種不同類型機器的差異性,這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象,這往往是借助于填補了實際存在的差異而得到的。答案:透明性、軟件5、計算機系統(tǒng)結構的外特性是定義計算機系統(tǒng)中和之間的界面;其微外特性是定義和之間的界面。答案:軟件、硬件、硬件、固件二、選擇題1、在計算機系統(tǒng)的層次結構中,位于匯編語言級和傳統(tǒng)機器級之間是A、應用語言級B、高級語言級C、操作系統(tǒng)級D、微程序機器級答案,C2、計算機系統(tǒng)結構的外特性是所看到的外特性。A、匯編程序員B、系統(tǒng)程序員C、高級語言程序員D、應用程序員答案:b3、下面不屬于計算機系統(tǒng)結構的外特性。A、取指令 B、中斷類型C、通用寄存器的數(shù)量D、指令類型答案:A4、CPU內部的邏輯設計屬于計算機系統(tǒng)結構的。A、外特性 B、內特性C、微外特性 D、物理實現(xiàn)答案:B5、下面屬于計算機實現(xiàn)的是〇A、!/O設備的連接方式 B、主存帶寬的確定C、存儲器芯片的選用 D、最小尋址單位答案:C6、在計算機系統(tǒng)結構中,外特性是對內特性的進ー步抽象,因此兩者之間的映射是的關系。A、ー對ーB、多對多C、多對ーD、ー對多答案:D三、判斷題1、雖然軟件和硬件兩者在實質上是完全不同的,但它們的功能在邏輯上是等價的。答案：對2、所有硬件功能都可用軟件實現(xiàn),反之亦然。答案：錯3、?般地,用硬件實現(xiàn)比用軟件實現(xiàn)性能更優(yōu),所以,最好所有功能都用硬件來實現(xiàn)。答案:錯4、微系統(tǒng)結構對之微員猶如計算機系統(tǒng)外特性對機器語言程序員一樣。答案:對5、計算機系統(tǒng)結構設計就是硬件設計。答案:錯6、計算機系統(tǒng)結構某ー特性與具體物理實現(xiàn)之間存在ー對多關系。答案:對四、簡述計算機系統(tǒng)結構、計算機組成和計算機實現(xiàn)三者之間的關系。答案:計算機系統(tǒng)結構、計算機組成和計算機實現(xiàn)是三個不同的概念。計算機系統(tǒng)結構即計算機系統(tǒng)結構的外特性,主要是研究軟、硬件功能的分配和軟、硬件界面的確定:計算機組成是指計算機系統(tǒng)結構的內特性,它是計算機系統(tǒng)結構的邏輯實現(xiàn);計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。它們各自包含不同的內容和采用不同的技術，但又有緊密的聯(lián)系。五、Flynn分類法是如何分類的?有什么局限性?有什么更好的計算機分類方法?答窠:Flynn分類法是按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性概念進行分類的,按指令流和數(shù)據(jù)流兩者的組合可將計算機系統(tǒng)劃分成四類:單指令流單數(shù)據(jù)流（SLSD）、單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）、多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）和多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD）。1.2計算機系統(tǒng)的設計準則ー、填空題1、在計算機設計準則中,最重要也是最廣泛采用的一條是答案:只加速使用頻率高的部件2、阿姆達爾（Amdahl）定律的內容是答案:系統(tǒng)中對某一部件采用某種更快執(zhí)行方式所能獲得的系統(tǒng)性能改進程序,取決于這種執(zhí)行方式被使用的頻率,或所占總執(zhí)行時間的比例3、統(tǒng)計表明一個程序執(zhí)行時間中的90%是花費在程序代碼上。因此,可將程序中的大放在容量較、工作速度較及成本較的存儲部件中,而只將其中的ー小部分存放在的存儲部件中。答案：10%、大、慢、低、慢速、高速4、程序訪問局部性包括和兩個方面,其中前者是指ー,后者是指。答案：時間局部性、空間局部性、程序中近期被訪問的信息項很可能馬上將被再次訪問、那些在訪問地址上相鄰近的信息項很可能會被ー起訪問5、優(yōu)化是以為衡量指標。答案：性能價格比6、計算機硬件技術的進展表現(xiàn)在技術、技術及技術。答案：IC（集成電路）、DRAM、Disk（硬盤）7、計算機軟件技術的ー個發(fā)展趨向就是匯編語言將逐步為所替代。答案:高級語言8、ー個較好的計算機系統(tǒng)設計者應該充分考慮、以及三者之間的恰當平衡。答案：CPU速度、主存容量、I/O吞吐率1.3計算機系統(tǒng)結構的發(fā)展ー、填空題1、馮?諾依曼計算機的最大特點是。答案:簡單易實現(xiàn)2、軟件的可移植性是指〇答案:ー個軟件可不經(jīng)修改或只需少量修改便可由一臺機器上移植到另ー臺機器上去運行3、模擬是采用解釋執(zhí)行方式,其運行速度比仿真方法〇所以,通常將使用頻率較高的指令盡可能用方法以提高運算速度,而對使用頻率低的指令則用方法加以實現(xiàn)。答案:純軟件、慢、仿真、模擬4、開放系統(tǒng)是指。答案:一?種獨立于廠商,且遵循有關國際標準而建立的、具有系統(tǒng)可移植性、交互操作性,從而能允許用戶自主選擇具體實現(xiàn)技術和多廠商產(chǎn)品渠道的系統(tǒng)集成技術的系統(tǒng)5、是促使計算機系統(tǒng)結構與發(fā)展的最根本動カ,它對計算機系統(tǒng)結構提出的基本要求是、和 。答案:計算機應用、高的運算速度、大的存儲容量、大的1/O吞吐率二、選擇題1、在馮?諾依曼計算機中,數(shù)據(jù)以進制形式表示。A、二B、AC、十D、十六答案:A2、下面的各種計算機中不是基于馮?諾依曼結構的是. ー。A、微機B、巨型機 C、智能計算機D、大型通用機答案:C3、仿真方法是采用的解釋過程。A、純軟件B、純硬件C、軟件+硬件D、以上都不對答案：C4、在IBM360系列機中,不同檔次的機器間具有相同的〇A、性能B、指令系統(tǒng) C、實現(xiàn)技術D、價格答案:B三、判斷題1、在馮?諾依曼計算機中,指令和數(shù)據(jù)分別存放在不同的存儲器中。答案：錯分析:馮?諾依曼計算機采用存儲程序方式,指令和數(shù)據(jù)都以字的計劃調節(jié)存放在同一存儲器中,沒有區(qū)別。2、在系列機的各檔機器間具有軟件兼容性。答案:對3、高級程序設計語言的使用與機器型號無關。答案:對4、器件是促使計算機系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的最重要的因素。答案:錯分析:軟件是促使計算機系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的最重要的因素,器件是促使計算機系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的最活躍因素。第二章計算的性能和成本2.2計算機性能ー、填空題1、衡量計算機系統(tǒng)性能的主要標準是〇答案：時間2、衡量CPU性能宜采用。答案：用戶CPU時間3、常用的基準測試程序有ヽ和三種。答案：實際應用程序、核心程序、合成測試程序4、常用、和三種平均值來表示計算機持續(xù)性能。答案:算術平均值、兒何平均值、調和平均值5、MIPS適用于評估 ;MFLOPS適用于評估。答案：標題機、向量機二、選擇題1、SPECint92和SPECfp92是目前最為流行的〇A、基準測試程序B、核心程序C、實際應用程序D、合成測試程序答案:D2、衡量多處理機性能的指標是 。A、算術平均值B、調和平均值C、性能可伸縮性D、峰值性能答案:C第三章數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)表示3.1數(shù)據(jù)類型ー、填空題1、在計算機中所使用的數(shù)據(jù),一般可分為三類： 、 和答案：用戶定義的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、指令2、數(shù)據(jù)類型除了是指ー組值的集合外,還定義了,定義數(shù)據(jù)類型的最大好處,是有助于防止所引起的錯誤。答案:可作用于這個集合上的操作集、不同類型數(shù)據(jù)進行操作3、從系統(tǒng)結構的觀點看,數(shù)據(jù)類型可分為ヽ、訪問指針和抽象數(shù)據(jù)等類型。答案:基本數(shù)據(jù)、結構數(shù)據(jù)4、基本數(shù)據(jù)類型一般包括ヽヽヽ等。答案：二進制位及其位串、整數(shù)、實數(shù)、字符5、結構數(shù)據(jù)類型是ー組由復合而成的數(shù)據(jù)類型。它們的結構在時就被確定。答案：相互有關的數(shù)據(jù)元素、編譯二、判斷題1、整數(shù)數(shù)據(jù)類型指的是整數(shù)集合。答案：錯分析:整數(shù)數(shù)據(jù)類型不僅包括整數(shù)值集合,還包括可作用于該整數(shù)值集合上的算術操作集合。2、二進制位是信息存儲的最小單位。答案:對3、布爾數(shù)不屬于基本數(shù)據(jù)類型。答案：錯4、結構數(shù)據(jù)類型中數(shù)據(jù)元素的結構在執(zhí)行過程中是不允許改變的。答案,對5、記錄屬于結構數(shù)據(jù)類型,其中的數(shù)據(jù)元素往往具有相同的類型。受案:錯分析：記錄屬于結構數(shù)據(jù)類型,但其中的數(shù)據(jù)元素往往具有不同的類型。6、數(shù)組屬于基本數(shù)據(jù)類型。答案:錯分析：數(shù)組屬于結構數(shù)據(jù)類型,其中的數(shù)組元素都有相同的數(shù)據(jù)類型。3.2數(shù)據(jù)表示ー、填空題1,計算機系統(tǒng)結構中的數(shù)據(jù)表示是指可由直接辨認的數(shù)據(jù)類型。若要直接識別某ー種數(shù)據(jù)類型,必需有相應的及相應的〇答案:硬件、指令、處理部件2、通常采用的二進制定點數(shù)據(jù)表示主要有:符號數(shù)值、ヽ以及四種形式。答案:反碼、補碼、帶偏移增值碼3、在IEEE754標準中,每個浮點數(shù)均由ヽ和三部分組成,約定在小數(shù)點之前有一位隱含位,其值為0答案：符號位、指數(shù)部分、尾數(shù)部分、14、在浮點運算中,〇/〇的結果為；設置非規(guī)格化數(shù)的目的是用來表示比還要小的數(shù)。答案：NaN（無定義數(shù)）、最小規(guī)格化數(shù)5、自定義數(shù)據(jù)的表示形式有兩種,即和,其中要與數(shù)據(jù)合存在ー個存儲器單元中,則和數(shù)據(jù)分開存放。答案：帶標志符的數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)描述符表示、標志符、描述符二、選擇題1、下面不屬于數(shù)據(jù)結構形式的是〇A、向量B、矩陣C、字符 D、圖答案,C分析：數(shù)據(jù)結構是結構數(shù)據(jù)類型的組織方式,字符不屬于結構數(shù)據(jù)類型。2、確定的實質是ー個有關軟、硬件的取舍問題。A、數(shù)據(jù)類型B、數(shù)據(jù)表示 C、數(shù)據(jù)結構 D、數(shù)據(jù)描述符答案:B3、在二進制定點數(shù)據(jù)表示形式中,是最常用的。A、原碼形式B、反碼形式C、補碼形式 D、移碼形式答案:C4、IEEE754標準中，二進數(shù)浮點數(shù)的階碼部分采用移碼表示,移碼值為A、127B、128C、255D、256答案:A5、在由32位單精度所表示的IEEE754標準浮點數(shù)N中,若指數(shù)部分為255,且尾數(shù)部分不等于。,則N表示的是ー個。A、規(guī)格化數(shù) B、非規(guī)格化數(shù) C、無窮大數(shù) D、無定義數(shù)NaN答案:D6、在IEEE754標準浮點數(shù)中,非規(guī)格化數(shù)的隱含位為〇AlB、〇C、〇或1D、以上都不對答案:B7、已知某稀疏向量A由16個分量組成（A〇?A”）,經(jīng)壓縮后的稀疏向量變?yōu)橛葾2A6A9A10A13Al5共6個分量組成,則其有序位向量應為〇A、0100010011001101 B、0001001000110001C、0010001001100110 D、0010001001100101答案.D8、下列不屬于帶標志符的數(shù)據(jù)表示的優(yōu)點的是0A、簡化了指令系統(tǒng) B、能自動進行數(shù)據(jù)類型變換C、減少了存儲空間的占用量 D、易于對編程進行查錯答案:C三、判斷題1、計算機硬件通常無法直接識別數(shù)據(jù)表示。答案:錯2、數(shù)據(jù)結構與具體機器的結構沒有直接關系。答案:對3、在IEEE754標準中,對于由32位單精度所表示的浮點數(shù)N,若E=255,M=0,貝ijN為〇。答案:錯分析;這里的浮點數(shù)N應為無窮大。4、自定義數(shù)據(jù)表示是為了縮小高級語言和機器語言之間在語義上的差別。答案:對5、數(shù)據(jù)描述符可用來描述記錄類型的數(shù)據(jù)。答案:對第四章指令系統(tǒng)的設計原理和風格4.1引言ー、填空題1、指令系統(tǒng)按照設計風格可分為和,其中更優(yōu)。答案：復雜指令系統(tǒng)、簡化指令系統(tǒng)、簡化指令系統(tǒng)2、目前，一般指令系統(tǒng)由和兩類指令組成。答案:非特權指令、特權指令3、指令系統(tǒng)的設計是為了支持 能高效、簡易地將源程序翻譯成答案：編譯系統(tǒng)、代碼4、在設計指令系統(tǒng)時，應注意：⑴正交性;⑵；⑶；（4）。其中,正交性是指〇答案:規(guī)整性、可擴充性、對稱性、指令中各個有不同含義的字段之間,在編碼時應互相獨立、互不相關二、選擇題1、指令系統(tǒng)是所看到的機器屬性。A、應用程序員 B、高級語言程序員C、機器語言程序員 D、微代碼程序員答案:C2、算邏指令是屬于〇A、非特權指令 B、特權指令C、不允許用戶使用的指令 D、以上都不對答案:A3、下面說法不正確的是〇A、指令系統(tǒng)是指機器所具有的全部指令的集合B、CISC設計風格已逐漸成為指令系統(tǒng)設計風格的主流C、指令系統(tǒng)確定了硬件和軟件的界面D、!/O指令屬于特權指令答案:B指令系統(tǒng)集結構的分類ー、填空題1、指令系統(tǒng)集結構根據(jù)在CPU中以何種存儲方式來存放操作數(shù),可劃分為ヽ和三類。答案：堆棧型、累加器型、通用寄存器型、通用寄存器型2、通用寄存器型指令系統(tǒng)中,按照ALU指令有多少個操作數(shù)需要到存儲器中去存取,可以進ー步劃分成：ヽヽ三類。其中,程序代碼最長的是,程序代碼最短的是〇答案:寄存器ー寄存器、寄存器一存儲器、存儲器一存儲器、寄存器ー寄存器、存儲器一存儲器操作數(shù)訊問（尋址）方式ー、填空題1、按訪問手段來分,對操作數(shù)的訪問方式分為和兩大類。前者的工作方式是,后者的工作方式是〇答案：按地址訪問方式、按內容訪問方式、串行、并行2、一般所討論的尋址方式主要是指的尋址方式。答案：邏輯地址3、邏輯地址又稱為,在目前絕大多數(shù)機器中,總是邏輯地址空間 物理地址空間。答案:虛地址、大于4、地址的編址通常可采用ヽ和三種不同方式。答案:按各種部件分類編址、統(tǒng)ー編址、隱式編址5、按內容訪問的存儲器又稱為。答案：聯(lián)想存儲器6、編址方式按照面向對象又可分為、和的訪問方式。答案：面向寄存器、面向存儲器、面向堆棧7、“小端”排序是指。“大端”排序是指〇答案:將數(shù)據(jù)中最低字節(jié)存儲在最小地址位置的存儲方式、將數(shù)據(jù)中最低字節(jié)存儲在最大地址位置的存儲方式二、選擇題1、在眾多尋址方式中,使用頻率最高的是〇A、偏移的寄存器尋址方式 B、自增/自減變址方式C、存儲器間接尋址方式 D、立即尋址方式焚!案:a2、寄存器等尋址方式是用來訪問數(shù)據(jù)結構對象。A、動態(tài)的B、靜態(tài)的C、長度變化的 D、以上都不對答案:B3、在按內容訪問方式中,將被訪問的內容放在 中。A、暫存寄存器 B、指示寄存器 C、屏蔽寄存器D、比較寄存器答案:D三、判斷題1、邏輯地址空間一定大于物理地址空間。答案:錯2、“小端”排序比“大端”排序更方便于十進制的顯示。答案:錯分析：“大端”排序更方便于十進制數(shù)顯示3、聯(lián)想存儲器一般除有按內容訪問能力外,還有按地址訪問能力。答案:對4、若操作數(shù)為（1000）,這種尋址計劃調節(jié)屬于絕對尋址方式。答案:錯分析：若操作數(shù)為（1000）,這種尋址方式屬于絕對間接尋址方式。指令格式及其優(yōu)化ー、填空題1、一條指令由和兩部分組成,其中是必不可少的部分。答案:操作碼、地址碼、操作碼2、指令字長度有和兩種,早期的計算機采用的是指令字格式,RISC計算機采用的是指令字格式。答案:定長、變長、定長、定長3、霍夫曼提出的頻率相關編碼方法是指使用頻率高的字符編碼長度,使用頻率低的字符編碼長度,從而可縮短編碼的〇答案、短、長、平均長度4、在霍夫曼編碼過程中,將出現(xiàn)頻率的兩個符號合并,并將其頻率,然后重新排序。答案:最小、相加二、判斷題1、霍夫曼編碼是ー種非等長編碼。答案.對2、利用霍夫曼壓縮概念得到的編碼與利用霍夫曼樹得到的編碼總是ー樣的。答案:錯分析：霍夫曼編碼不是唯一的3、對于同一個指令系統(tǒng),其霍夫曼編碼不是唯?的,其平均碼長也不ー樣。答案:錯分析：對于同一個指令系統(tǒng),其霍夫曼編碼不是唯一一的,但平均長是相同的。4、指令系統(tǒng)中,只要優(yōu)化了操作碼,地址碼可以不優(yōu)化。答案:錯5、優(yōu)化地址碼時，要將不同的尋址方式與變長操作碼結合起來。答案:對6、在ー一條指令中,很大?一部分是操作碼。答案:錯4コ兩種不同的指令系統(tǒng)設計風格ーーCISC和RISCー、填空題］、CISC是指,RISC是指〇其中,使用專用寄存器,使用較多的通用寄存器。答案:復雜指令系統(tǒng)計算機、簡化指令系統(tǒng)計算機、CISC、RISC2、在RISC技術中,除了 和 指令,所有指令都在 個機器時鐘周期內執(zhí)行完畢。答案:LOAD、STORE、ー3、窗口重疊寄存器技術是為了縮短過程調用中的語句和語句的操作時間。每個窗口分為、和三個區(qū)段,其中用來存放局部變量。在使用時，調用過程的和被調用過程的相互重疊,以實現(xiàn)參數(shù)直接轉移。答案:CALL、RETURN＞高區(qū)、本地、低區(qū)、本地、低區(qū)、高區(qū)4、所謂優(yōu)化延遲轉移是指0答案：轉移指令在準備將控制轉向目標指令的同時,執(zhí)行緊隨在轉移指令之后的那條指令5、在公式Tcpu=InXCPIXTc中，CISC機是通過減少 值來減少Tcpu，RISC機是通過減少值來減少Tcpu。答案：卜、CPI6、RISC技術存在的主要問題是較長,占用了較多的存儲器空間。答案：編譯后生成的目標代碼二、選擇題1、下面不屬于CISC特點的是〇A、指令數(shù)一般大于100條B、采用硬聯(lián)線控制C、有專用寄存器 D、難以優(yōu)化編譯答案,b分析:RISC采用硬聯(lián)線控制,CISC采用微程序控制2、RISC指令字的長度0A、不固定B、固定16位C、固定32位D固定64位答案：C3、在RISC中將那些不是頻繁使用的指令由實現(xiàn)。A、軟件B、硬件 C、固件D、控制器答案：A4、在窗口重疊寄存器技術中,用來存放欲送往被調用過程的參數(shù)的是寄存器窗口中的〇A、寄存器組B、高區(qū) C、本地區(qū)D、低區(qū)答案：D5、在RISC中能夠訪問存儲器的指令是〇A、READ/WRITEB、PUSH/POPC、LOAD/STORED,不加限制的答案:c三、判斷題1、CISC中的所有指令均可訪問存儲器。答案:對2、若某ー個計算機中指令條數(shù)和基本尋址方式較少,但指令格式較多,則它一定不屬于RISC計算機的范疇。答案:錯3、優(yōu)化編譯技術為RISC所獨有。答案:錯4、與RISC相比,CISC更適合于VLSI技術的實現(xiàn)。答案:錯5、RISC技術中絕大多數(shù)指令的執(zhí)行時間在ー個機器周期內完成。答案:對第五章標量流水技術5.1標量流水工作原理ー、填空題I、指令的解釋方式一般分為ヽ和三種。答案：順序、重疊、流水2、所謂重疊解釋方式是指〇答案：在兩條相鄰指令的解釋過程中，某些不同解釋階段在時間上存在重疊部分3、“一次重疊”在任何時間,只允許上條指令的階段與下條指令的階段相重疊;“多次重疊”會產(chǎn)生沖突。答案：執(zhí)行、分析、訪問存儲器4、針對實際運行中分析和執(zhí)行部件有時處于空閑狀態(tài)，而提出了技術,它的基本思想是。答案：先行控制、使分析部件和執(zhí)行部件能分別連續(xù)不斷的分析和執(zhí)行指令5、在先行控制方式中,始終保質有“分析”與“執(zhí)行”階段的 關系,它在機器中增設了、和部件,這種技術實質上是技術和技術的結合。答案：一次重疊、指令緩沖棧、先行操作棧、數(shù)據(jù)緩沖棧、預處理、緩沖6、一條流水線通常由多個組成,流水線工作階段可分為、和三個階段。答案:流水段、建立（充入）、滿載、排空7、流水線按處理級別可分為ヽ和三種;按功能可分為和兩種;按工作方式可分為和兩種:按連接方式可分為和兩種。答案;操作部件級、指令級、處理機級、單功能流水線、靜態(tài)流水線、動態(tài)流水線、線性流水線、非線性流水線8、衡量流水線性能的主要指標有:ヽ和三個。吞吐率是指〇答案:吞吐率、效率、加速比、單位時間內能處理的任務數(shù)或輸出結果的數(shù)量二、選擇題1、將浮點加法操作分成求階差、對階、尾數(shù)相加以及結果規(guī)格化四個子過程,這種組成流水的工作方式屬于流水。A、操作部件級 B、指令級 C、處理級D、以上都不對答案.へ2、單功能流水線必是〇A、存在反饋回路B、不存在反饋回路C、動態(tài)流水線D、靜態(tài)流水線答案:D3、采用流水方式后的工作速度與等效的順序串行方式的工作速度之比稱A、最大吞吐率 B、實際吞吐率 C、加速比 D、效率答案,C4、當連續(xù)處理的任務數(shù)遠遠大于流水線的段數(shù)時,流水線的加速比接近于。A、連續(xù)處理的任務數(shù) B、流水線的段數(shù)C、時鐘周期 D、最大吞吐率答案:B三、判斷題1、在計算機中不同部件間可存在重疊操作,但在同一部件內容不存在重疊操作。答案:錯分析:在計算機中不同部件間在時間上可存在重疊操作，如CPU與I/O的重疊操作、CPU與存儲器的重疊操作等:在同一部件內在時間上也可存在重疊操作,如在存儲器內部和CPU內部的重疊操作等。2、“一次重疊”只允許上條指令的“分析”階段與“下條指令”的“執(zhí)行”階段相重疊。答案:錯3、在先行控制方式中,如果指令分析部件已完成指令分析，但此時執(zhí)行部件尚未完成前條指令的執(zhí)行,則將從主存取出的操作數(shù)暫時存入數(shù)據(jù)緩沖棧的讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。答案:對4、在先行控制技術中,指令緩沖棧的寄存器個數(shù)應不小于數(shù)據(jù)緩沖棧中的寄存器個數(shù)。答案:對5、多功能流水線必是動態(tài)的,動態(tài)流水線必是多功能的。答案:錯分析：動態(tài)流水線必是多功能的,但多功能流水線不都是動態(tài)的,也有一些多功能流水線是靜態(tài)的。6、標量流水工作方式是在重疊工作方式基礎上發(fā)展而來的、答案:對7、線性流水線存在反饋冋路,非線性流水線不存在反饋回路。答案:錯8、解決流水線中限制提高最大吞吐率的瓶頸的方法之一,就是在瓶頸段串聯(lián)設置多套功能段部件。答案:錯分析：應在瓶頸瓶并聯(lián)設置多套功能段部件,使它們輪流工作，以提高最大吞吐率。9、實際吞吐率總是小于最大吞吐率。答案:對10、大多數(shù)流水計算機都是多功能流水線。答案:錯分析：在多功能流水線中,功能切換時,要先將前一個功能流水排空,然后才能建立下ー個功能流水,因而增加了開銷,而且常常在ー個功能流水中,有一些段處于空閑狀態(tài)，導致了多功能流水線性能不理想。所以，大多數(shù)流水計算機都是單功能流水線,且輸入、輸出間相互獨立,以保證流水線性能。5.3流水操作中的主要障礙ー、填空題1、流水線中的相關問題可分為、和三種。答案:資源相關、數(shù)據(jù)相關、控制相關2、資源相關是指 〇存儲器資源的相關沖突是由于和存放在同一存儲器中一,且只有一個。解決存儲器相關沖突的方法有兩種,ー是,一是。答案：當有多條指令進入流水線后在同一機器周期內爭用同一功能部件所發(fā)生的沖突、指令、數(shù)據(jù)、訪問口、流水線停頓ー拍、重復設置存儲器。3、根據(jù)指令間的對同一寄存器的ー操作和一操作的先后次序關系,數(shù)據(jù)相關沖突可分為、和三種類型。在按序流動的流水線中,只可能出現(xiàn)相關;在非按序流動的流水線中,可能出現(xiàn)相關。答案:讀、寫、RAW、WAR、WAW、RAW、以上三種4、控制相關主要是由引起的,據(jù)統(tǒng)計,該指令約占總指令的ー左右。答案:轉移指令、1/45、短循環(huán)程序是指〇答窠:循環(huán)段中的指令數(shù)目少于指令緩沖器長度的程序6、預測轉移方向可采用及兩種方法,其中考慮了轉移歷史,因而具有較高的猜準率。答案:靜態(tài)、動態(tài)'動態(tài)方法5.4流水的實現(xiàn)和控制ー、填空題1、在流水線中，中斷的產(chǎn)生是的。在流水線中處理中斷的關鍵是 問題〇答案:隨機、處理好斷點現(xiàn)場保護及中斷后的恢復運行2、早期的流水線計算機對中斷現(xiàn)場進行保護,它的特點是。現(xiàn)在的流水線計算機都采用了保護。答案：不精確斷點、硬件簡單些但順序排錯不方便、精確斷點3、流水線調度常借助于來分析,其中每一行表示,每ー列表示。流水線的禁止表是代表〇答案：預約表、流水線中的一個流水段、相應的時鐘周期、兩個任務啟動時間之間禁止的間隔數(shù)4、非線性流水線的狀態(tài)圖中的每ー個都代表ー種調度方案,最佳調度議案是指最小的調度方案。答案：狀態(tài)回路、平均間隔周期二、選擇題1、在流水線中,中斷發(fā)生的概率轉移指令出現(xiàn)的概率。A、大于 B、等于C、小于D、大于等于答案:C2、非線性流水線的向量是一個位向量。A、二進制B、ハ進制C、十進制D、十六進制答案:A3、如果與當前任務相隔p個時間間隔不允許輸入新任務,則沖突向量的第i位為〇A、〇 B>1 C、xD、①（空）答案:B4、原始沖突向量的位數(shù)n為 。A、進入流水線的任務總數(shù) B、流水線的段數(shù)C、最大禁止間隔 D、以上都不對答案:C5、在計算ー個流水線的所有沖突向量過程中,每次經(jīng)左移后的位向量應與原始沖突向量按位 運算后形成新的沖突向量。A、或B、與C、非D、異或答案：A6、原始沖突向量的最高位 。A、總為〇B、總為1C、為0或1D、以上都不對答案:B5.5先進的流水技術ー、填空題1、調度動態(tài)是借助于來重新安排指令的以減少流水的停頓。動態(tài)調度有和兩種方法。答案：硬件、執(zhí)行順序、集中式的動態(tài)調度、分布式的動態(tài)調度2、在分布式動態(tài)調度中,借助于作為專用相關通路,將數(shù)據(jù)直接送到所有需要它的功能部件,通過對寄存器來消除WAR和WAW數(shù)據(jù)相關性;通過對FLR寄存器的差別,來檢測是否存在RAW數(shù)據(jù)相關。答案:公共數(shù)據(jù)總線（CDB）、重新命名、忙位狀態(tài)3、動態(tài)硬件預測轉移方法是ー種盡早生成的方法。答案:轉移目標地址4、粒度是指〇粒度又分為和〇答案:計算機所處理問題的單位大小、細粒度、粗粒度5、細粒度的處理單位為,粗粒度的處理單位為 ,并行度是指〇答案：指令或指令中的操作、進程或任務或作業(yè)、不存在相關且可同時執(zhí)行的指令數(shù)6、在每個時鐘周期中,普通指令流水線啟動次，可啟動條指令;超級標量流水線啟動次,可啟動條指令;超級流水線啟動,可啟動條指令。答案:1、1、1、n、n、n7、指令壓縮包括局部壓縮和全局壓縮,刖者是指,如方法便是局部壓縮;后者則允許，它主要有ヽ和三種方法。答案:只在程序基本塊范圍內進行壓縮、表調度法、代碼操作在基本塊之間移動、路徑調度、滲透調度、軟件流水8、超級流水方法是通過加深,來提高流水線運行速度、增強機器性能。答案:流水深度第六章向量流水處理6.1向量流水機的基本系統(tǒng)結構ー、填空題1、在向量中,每ー個向量元素是ー個數(shù)據(jù)。一條向量指令相當于ー個標量 ,從而可消除由可能引起的控制相關。答案：標量、循環(huán)、循環(huán)轉移2、為了能夠高速地訪問向量數(shù)據(jù),可將向量元素存儲在中。在對相同數(shù)量的數(shù)據(jù)項進行操作時,向量操作的速度要比ー串標量指令操作的速度更〇答案:交叉存儲體、快3、向量機系統(tǒng)結構按向量操作對象及結果主要存放在寄存器中還是存放在存儲器中,可分為工作方式向量機和工作方式向量機兩大類,前者的工作特點是,后者的エ作特點是。答案：存儲器一存儲器、寄存器ー寄存器、向量操作的源向量都取自主存月.操作生成的結果向量也存放到主存中、向量操作的源向量和操作生成的結果向量都取自或存放到寄存器中4、典型的向量機的基本系統(tǒng)結構主要由一個部件和一個 部件組成〇答案：標量流水、向量流水5、對于寄存器ー寄存器工作方式來講,一條向量流水線的啟動時間是指,它主要取決于；向量流水線的啟動率是指,它主要取決于。答案：為流水線運行做準備所固有的延遲時間、功能部件流水線的深度、在流水線正常運行后每流出一個結果所需時間、相應的向量功能部件能以多快的頻率來接收?個操作數(shù)6.2向量操作長度控制和向量訪問步長ー、填空題1、對于長度大于向量寄存器長度的向量數(shù)據(jù),需將向量數(shù)據(jù),每次向量操作的長度即是,它必須向量寄存器長度。答案:分段、分段后的向量長度、等于或小于2、當把二維數(shù)組成放到存儲器時,通常以為主或以ー為主來存放數(shù)組元素。對以為主的存儲方式而言，當按行進行元素訪問時,這些數(shù)據(jù)元素的存儲地址是相鄰的;當按列進行元素訪問時,這些元素的地址是不連續(xù)的，便出現(xiàn)了向量方式的訪問。答案:行、列、行、跨步3、在向量機中,為了提高訪存效率，大都采用存儲器，為了減少發(fā)生沖突的概率,可采用和 的方法。答案：低地址位的多體交叉、使跨步步長和存儲體數(shù)互為質數(shù)、增加存儲體數(shù)目二、判斷題1、在向量寄存器型的向量機中,向量寄存器中可存放的向量元素的個數(shù)是一定的。答案,對2、當向量長度大于向量寄存器長度時,需將向量數(shù)據(jù)按向量寄存器的長度分段,向量寄存器的長度即是每次向量操作的長度。答案:錯分析：每次向量操作的是分段后的向量長度。3、若向量機能支持對向量跨步訪問,當向量數(shù)據(jù)由存儲器裝入向量寄存器后，原來在存儲器中間隔存放的元素在向量寄存器中便是連續(xù)的。答案:對3向量處理方法ー、填空題1、向量機中對向量運算的加工方式可分、和三種,其中,存儲器一存儲器工作方式的向量機都采用方式，寄存器=寄存器工作方式的向量機都采用方式。答案:橫向加工、垂直加工、縱橫向加工、垂直加工、縱橫向加工2、設向量A、B、C、D、E都是長度為200的向量，向量寄存器長度為64,現(xiàn)計算E=(A+B)XC-Do若采用橫向加工方式,共會出現(xiàn)次數(shù)據(jù)相關和次功能轉換;若采用縱向加工方式,流水線需功能切換次,出現(xiàn)次數(shù)據(jù)相關,需要一個含個分量的向量暫存中間結果;若采用縱橫向加工方式,各組內有次數(shù)據(jù)相關,需次流水功能轉換，需個中間向量寄存器單元。答案:400、600、2、2、200、2、3、644增強向量處理性能的方法ー、填空題1、為了加快向量操作,在向量機中設立了個單功能流水部件,若要這些功能部件能夠并行工作，必須滿足:⑴；⑵〇前者是指，后者是指〇答案：12、不存在向量寄存器使用沖突、不存在功能部件使用沖突、不存在并行工作的向量指令中的源向量或結果向量使用相同的向量寄存器、不存在多條并行工作的向量指令使用同一功能部件2、鏈接技術是把ー個功能部件的直接輸入到另ー個功能部件的中去,中間不需經(jīng)過將結果存入的過程。答案：輸出結果、操作數(shù)寄存器、存儲器3、為加快條件執(zhí)行語句的執(zhí)行速度,可采用技術,這種技術首先是根據(jù)向量條件生成一個放在中,然后用它來控制 參加運算。答窠:向量屏蔽控制、屏蔽寄存器、向量數(shù)據(jù)中哪些向量元素4、在向量歸約操作中,由于迭代間存在,而無法直接向量化。解決它的ー個方法是將循環(huán)分成部分和部分。答案：數(shù)據(jù)相關、可向量化、遞推二、判斷題1、設有程序:V3-V1+V2V5-V4XV3則由于這兩條指令間存在向量寄存器使用沖突而無法并行工作。答案:對2、當一條向量指令的兩個源操作數(shù)分別是兩條先行指令的結果寄存器時,可將先行的兩條指令并行工作,然后與這一條向量指令鏈接。答案:錯分析：這種情況下，先行的兩條指令產(chǎn)生運算結果的時間必須相等。3、遞歸折疊方法是使向量中首尾向量元素分別疊加，以加快向量歸約操作。答案：錯向量處理性能的評估參數(shù)和方法ー、填空題1、評價一個向量流水線的峰值性能時使用參數(shù),其表示,單位用,它與流水線時鐘周期Tc的關系為〇答案:Rハ向量為無窮大時的向量流水線的漸近性能、MFLOPS.Tc=l/Re2、參數(shù)Uyユ表示 ;參數(shù)ル表不答案:達到向量流水線最大性能值一半時所需要的向量長度、向量流水方式的工作速度優(yōu)于標量串行方式工作速度時所需的向量長度臨界值3、已知建立向量流水線需要3個時鐘周期,流水線功能部件中有5級,流水線的時鐘周期數(shù)為6,則執(zhí)行一個向量長度為64的向量數(shù)據(jù)所需的時間為個時鐘周期;設標量處理機建立標量循環(huán)需4個時鐘周期,標量部件工作的時鐘周期數(shù)為10,則要完成同樣的向量操作需ー個時鐘周期。答案:426、3204向量化編譯技術ー、填空題1、向量化編譯程序的基本功能是〇答案:首先檢測存在于循環(huán)中的并行性,然后以相應的向量指令來表示這種并行性2、向量指令主要是用來替代程序段中最基本的的執(zhí)行。例如,對如下的循環(huán)語句:do101=1,NM(I)=A(I)*B(I)10continue可用一條向量指令來等價替換。答案：循環(huán)體、MULTV(1：N)=A(1：N)*B(1：N)3、在實現(xiàn)向量化過程中會遇到ー些障礙,如、和一等。對于以下語句：do101=1,Nif(L(I).NE.O)A(I)=A(I)+1轉換成向量化語言可寫成:。答案:數(shù)據(jù)相關、條件語句、對操作元素的間接訪問、where(L(I).NE.O)A(1:N)=A(1:N)+14、大多數(shù)向量機中所采用的向量化編譯優(yōu)化技術包括 、ヽ以及標量循環(huán)語句向量技術。答案:通用優(yōu)化技術、向量寄存器優(yōu)化技術、流水線并行化技術第七章存儲體系引言ーー訪存局部性原理ー、填空題1、計算機存儲系統(tǒng)的三個基本參數(shù)為ヽ和〇答案:存儲器速度、存儲器容量、存儲器價格2、計算機存儲系統(tǒng)的三個基本參數(shù)之間的關系是：存儲器速度越快,每位的價格就越 ;存儲器容量越大,存儲器速度就越 ,每位的價格就越 。答案：高、慢、低3、目前的存儲介質有ヽ和等,其中,存取速度最快的是,而存取速度慢的存儲價質的成本較〇答案:半導體、磁表面、光存儲介質、半導體介質、低4、實現(xiàn)存儲器的元器件主要有、、、和光盤等,其中,速度最高的是,它的單位價格最;速度最慢的是,其單位價格最〇答案：靜態(tài)存儲器芯片、動態(tài)存儲器芯片、磁盤、磁帶、靜態(tài)存儲器芯片、高、磁帶、低5、存儲器系統(tǒng)根據(jù)和分成若干個層次,其中是最高層次的存儲部件,它容量最,速度最〇答案:容量、工作速度、寄存器、小、快二、選擇題1、理想的存儲系統(tǒng)應具有與相匹配的速度。A、!/O速度B、タト存C、CPUD、Cache答案:C2、在目前的存儲介質中,當電源斷開時存儲的數(shù)據(jù)將丟失的是。A、半導體B、磁表面C、光存儲介質 D、以上都不對答案:A3、在實現(xiàn)存儲器的元器件中,比動態(tài)存儲器芯片容量小的是。A、磁盤和磁帶 B、靜態(tài)存儲器芯片C、磁盤、磁帶和光盤 D、靜態(tài)存儲器和磁帶答案:B4、通過對存儲訪問的統(tǒng)計可得到ー個規(guī)律:程序對存儲空間的90%的訪問局限于存儲空間的的區(qū)域中,而另外10%的訪問則分布在存儲空間的其余的區(qū)域中。A、5%B、!0%C、80%D、90%答案.B5、在多個層次的存儲器中,每個字節(jié)成本最高的是〇A、外存 B、高速緩存 C、寄存器 D、主存答案.c分析：器是多層次存儲器中最高層次的存儲部件,它容量最小,速度最快,每個字節(jié)的成本最高。三、判斷題1、存儲器的容量越小,其價格也越低。答案:錯2、磁盤的存取速度高于磁帶的存取速度。答案:對3、采用相同的存儲介質增加存儲器容量可提高其速度。答案:錯4、在多/r/