2017计算机体系结构期末复习ppt课件.ppt

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1、计算机体系结构期末辅导主讲：何志杰11.期末考试题题型一、填空题（每空1分，共14分）二、名词解释（每题2分，共16分）三、简答题（每题5分，共30分）四、问答与计算题(第1题10分,第2、3题每题15分共40分)2.期末考试内容分布第1章基础知识第2章指令系统第3章存储系统设计第4章流水线计算机设计技术第5章并行处理技术（互连网络部分）第8章非冯.诺依曼计算机有关概念计算机体系结构期末辅导2按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、（SIMD计算机）、（MISD计算机）和（MIMD计算机）。早期冯•诺依曼计算机的主要特点是（

2、程序存储）、（指令驱动）、（集中控制）。目前向量处理机的系统结构有两种：（存储器－存储器型和寄存器－寄存器型）。通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：（数据传送类，运算类，程序控制类，输入输出类，处理机控制和调试类）。传统的冯•诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是（数据流计算机），以需求驱动方式工作的典型计算机是（归约机），以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是（人工智能计算机）。3、填空题（举例）34、名词解释(举例)计算机体系结构透明性系列机兼容机模拟仿真程序的局部性原理MIPS基准测试程序高速缓冲存储器虚拟存储器快表程

3、序定位延迟转移技术窗口重叠技术流水线技术先行控制技术动态流水线静态流水线线性流水线非线性流水线流水线的吞吐率超标量计算机向量的分段开采技术41、简述冯.诺依曼计算机的特征。2、什么是存储系统？3、简述组相联映象规则。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？5、影响虚拟存储器命中率的因素有哪些？它们是如何影响的？6、在指令编码中，缩短地址码的方法很多，请列出三种缩短地址码的方法，并说明理由。7、什么是指令的重叠解释方式？重叠解释方式有哪三种？8、试述页式管理虚拟存储器的工作过程。5、简答

4、题（举例）56、典型例题分析与解答[例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K(ns)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)?解：∵第二级的一条指令需第1级的N条指令解释∴第二级的一条指令执行时间为NKns；第三级的一条指令执行时间为N2Kns；第四级的一条指令执行时间为N3Kns。6本题有两个问题应特别注意：第一个问题是“上一级”与“下一级”的关系，即哪是上一级，哪是下一级？在下图中第3级是第2级的“上一级”，第1级又是第2级的“下一级”。第

5、二个问题是该计算机是一个“经解释实现的计算机”，上一级的程序在下一级上实现不是经翻译完成，只能是解释。第1级N3条指令解释第2级N2条指令解释第3级N条指令解释第4级一条指令上级下级7[例2]假设将某系统的某一部件的处理速度加快到10倍，但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知fe=0.4,re=10,根据Amdahl定律8[例3]用一台4OMHz处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下：指令类型指令条数时钟周期数整数运算450001数据传送320002浮点运算15

6、0002控制传送80002求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。9解：依题意可知IN=105条，n=410[例4]若某机要求有：三地址指令4条，单地址指令192条，零地址指令16条。设指令字长为12位，每个地址码长3位。问能否以扩展操作码为其编码？11解：三种指令格式字如下：OPCA1A2A3OPCA1OPC000xxxxxxxxx⋮011xxxxxxxxx000000xxx⋮⋮111101xxx111111110000⋮111111111111三地址4条一地址192条零地址16条3333三地址指令4条单地址指令192条零地址指令16条12[例5]

7、假设一台模型计算机共有10种不同的操作码，如果采用固定长操作码需要4位。已知各种操作码在程序中出现的概率如下表所示，计算采用Huffman编码法的操作码平均长度，并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量（假设最短平均长度H＝3.1位）指令序号指令使用频度Pi指令序号指令使用频度PiI10.17I60.09I20.15I70.08I30.15I80.07I40.13I90.03I50.12I100.0113答：构造Huffman树如下：14Huffman编码如下表：指令号指令使用频度PiHuffman编码码长指令号指令使用频度PiHuffman

8、码码长I10.17102I60.0901104I20.150003I70.080