计算机体系结构(上)

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1、计算机体系结构题库(上）注：参考答案仅供参考，如有疑虑，可参考教材，自行整理。1/名词解释：SIMD与MIMDSIMD：单指令多数据流计算机MIMD：多指令多数据流计算机1、RISC与CISCCISC：复杂指令系统计算机，它是指按照进一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先有软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化途径设计成CPU的计算机。RISC：精简指令系统计算机，它是指按照通过减少指令总数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，来提高指令执行速度的途径设计成CPU的计算机2、从以下有关RI

2、SC的描述中，选择正确的描述A、为了实现兼容，各公司新设计的RISC计算机，是从原来的CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。B、早期的计算机比较简单，采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复了早期的情况C、RISC的主要目标是减少指令数，因此允许以增加每条指令的功能的方法来减少指令系统所包含的指令数D、以上说法都不对（D）4、简要比较CISC和RISC机器各自的结构特点，它们分别存在哪些不足和问题，为什么说今后的发展应该是CISC和RISC的结合？结构特性CISCRISC指令系统规模与指令格式指令系统

3、庞大，指令格式可变指令系统小，指令格式固定，大部分以寄存器为基础寻址方式12-24种限制在3-5种通用寄存器与高速缓存设计通用寄存器8-24个，基本上基本上使用分开的数据与指使用合一的指令与数据高速令高速缓存，通用寄存器个数缓存多（32-192）时钟频率与CPI钟频较低，CPI一般为2-15钟频较高，CPI<1.5CPU控制大多数使用控制存储器大多数不用控制存储器而用（ROM）实现微指令控制，硬连线控制但现在也有使用硬连线控制通过上表可以看出，CISC具有指令数量多，单条指令执行周期长等缺点；而RISC则具

4、有不便于用户程序的开发等缺点，因此二者结合才是未来的发展方向。3、在下列常用术语后面，写出相应的中文名称VLSIMPPRISCDMA超大规模集成电路；大规模并行处理器；精简指令系统计算机；直接存储器访问4、下列体系结构中，最适合多个任务并行执行的体系结构是（）A、流水线的向量机结构B、堆栈处理结构C、共享存储多处理机结构D、分布存储多计算机结构（D）6、名词解释（1）WAR相关即WriteAfterRead,写入数据一方试图在读数据一方读出数据之前，就进行写入，这样就可能造成读数据方读出的值是写入数据一方新

5、写入的值（实际要读出的是原来的值），从而发生错误。（2）LRU算法LRU算法是把一组中的最少使用的字块替换出去。（3）中断向量中断向量实际上就是各个中断服务程序的入口，中断向量一般存放在主存储器固定区域中的一个专用中断向量区，这样当中断发生时候就可根据中断向量直接转向相应的中断源的中断服务程序入口。（4）MIPS每秒执行百万条指令数，是用来描述计算机整体性能的。5、从用户的观点看，评价计算机系统性能的综合参数是：A、指令系统B、吞吐率C、主存容量D、主频率（B）7、主频为16MHZ的微处理机，平均每条指令的

6、执行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉冲组成，则存储器“零等待”时，机器运行速度为（）MIPS。若两个机器周期有一个访问存储周期，需要插入两个时钟的等待时间，则机器运行速度为（）MIPS。（4，2.67）平均每条指令的执行时间为两个机器周期,每个机器周期由两个时钟脉冲组成(1)存储器为"0等待"时:16MHz=>16M脉冲/s=>8M机器周期/s=>4M指令周期/s=>4MIPS(2)每两个机器周期中有一个是访存周期,需插入1个时钟周期的等待时间:一个访存周期需要2个机器周期+另一个机器周期=3个

7、机器周期=>6个时钟脉冲=>16/6MIPS=2.67MIPS8、假如我们有一个需要运行100秒的标准程序，其中有90秒是CPU时间，剩下的是I/O占用的时间。如果在以后的5年中，CPU速度每年可以提高50%且I/O时间保持不变，那么5年后我们的程序需要耗费多少时间。解答：设原来程序需要耗费的时间为T，CPU执行每条指令时间为t，而5年后程序需要耗费的时间为T1，CPU执行每条指令的时间为t1。由加速比的概念可以得到如下方程：5T/T1=1/（0.9t1/t+0.1）由已知条件，CPU每年速度可以提高50%

8、，得：t1=t/(1+50%)5这样T1可以由两式联立得到：T1=100[0.9/(1+50%)+0.1]=21.85秒9、如果采用如下图所示的双输入端的加-乘双功能的静态流水线，其每个功能段的经过时间均为一拍Δt，在加法时按1→2→3→5连接，乘法时按1→4→5连接，流水线的输出可以直接送到其输入端或存入缓冲器，不计其间的传送延迟，操作数可以连续提供。4对向量A=（a1，a2，a3，a4），B=（b1，b2，b