1、填空題1 .從2002年以來，計算機性能的年增長率下降到了約30%。其主要原因是： 大功耗問題；可以進一步有效地開發的指令級并行性已經很少；存儲器訪問速度的提高緩慢 。2 .可移植性是指一個軟件可以不經修改或者只需少量修改就可以由一臺計算機移植到另一臺計算機上運行。實現可移植性的常用方法有 3種：系列機，模擬和仿真，統一高級語言。3 .通用寄存器型指令集結構計算機在靈活性和提高性能方面有明顯的優勢。主要體現在寄存器的訪問速度比存儲器快；對編譯器而言，能更加容易有效地分配和使用寄存器；寄存器可以用來存放變量。4 . MIPS的數據尋址方式只有 立即數尋址和偏移量尋址。5 .向量處理機的結構由所采

2、用的向量處理方式決定。有兩種典型的結構；存儲器-存儲器型結構和寄存器-寄存器型結構。6 . Cache-主存層次的工作由 硬件實現，對系統程序員是 透明的。7 .降低Cache不命中率最直接白方法是增加Cache的容量。不過，這種方法不但會增加成本，而且還可能增加命中時間，這種方法在片外 Cache中用得比較多。8 .大多數磁盤陣列的組成可以由以下兩個特征來區分：數據交叉存放的粒度、冗余數據的計算方法以及在磁盤陣列中的存放方式。9 .時延和帶寬是用來評估互連網絡性能的兩個基本指標。時延包括通信時延和網絡時延。10 計算機系統可分為 SISD、SIMD、MISD和MIMD 四類，許多早期并行處理

3、機是 SIMD計算機，近年 來，MIMD已經成為通用多處理機系統結構的選擇。這是因為MIMD具有靈活性，并且MIMD能充分利用現有微處理器的性價比優勢。判斷題1 .從計算機語言的角度，系統結構把計算機系統按功能劃分成多級層次結構，其中，第2級是操作系統虛擬機，第3級是匯編語言虛擬機。（錯）2 .計算機系統中提高并行性的3種途徑中，資源重復是在并行性概念中引入時間因素，加快硬件周轉而贏得時間。（錯）3 .指令集結構中采用多種尋址方式可能會增加實現的復雜度和使用這些尋址方式的指令的CPI。（對）4 .指令條數多，通常超過 200條，是設計RISC的原則之一。（錯）5 .根據流水線中各功能段之間是否

4、有反饋回路，可把流水線分為線性流水線和非線性流水線。（對）6 .在多級存儲體系中，“主存一輔存”層次的存儲管理實現主要由軟件實現。（對）7 .失效率和平均訪存時間都可評價存儲系統的性能，它們都和機器的硬件速度有關。（錯）8 . RAID的特點有容量大，速度快、可靠性高，同時保存數據無冗余信息。）9 .在多處理機的互連網絡中，交叉開關網絡屬于動態互連網絡。（對）10 .機群是一種價格低廉、易于構建、可擴縮性極強的并行計算機系統。（對）名詞解釋1 . RISC精簡指令集計算機是一種執行較少類型計算機指令的微處理器2 .請求字優先調塊時，首先向存儲器請求 CPU所要的請求字。請求字一旦到達，就立即送

5、往 CPU ,讓CPU繼續執行，同 時從存儲器調入該塊的其余部分。3 .單一系統映像包含四重含義。（1）單一系統。盡管系統中有多個處理器，用戶仍然把整個機群視為一個單一的計算系統來使用。（2）單一控制。邏輯上，最終用戶或系統用戶使用的服務都來自機群中唯一一個位置。（3）對稱性。用戶可以從任一個結點上獲得機群服務，也就是說，對于所有結點和所有用戶，除了那些具有特定訪問權限的服務與功能外，所有機群服務與功能都是對稱的。（4）位置透明。用戶不必了解真正提供服務的物理設備的具體位置。4.陣列處理機陣列處理機也稱并行處理機(Parallel Processor) 通過重復設置大量相同的處理單元PE,將它

6、們按一定方式互連成陣列，在單一控制部件 CU控制下，對各自所分配的不同數據并行執行同一組指令規定的操作，操作級并行的SIMD計算機，它適用于矩陣運算。5.數據驅動計算一種提前計算的策略只在當某一個函數需要用到某一個自變量時才驅動對該自變量的求值操作。按需求值，是一種滯后計算的策略。數據流計算機中驅動方式的一種 簡述題1. MIPS指令實現的簡單數據通路中，操作分成了哪5個時鐘周期？對 MIPS的寄存器一寄存器 ALU指令和store指令請各寫出一條具體指令，并列出它們在在各個時鐘周期的具體操作。答：5個時鐘周期：取指令指令譯碼 /讀寄存器執行/有效地址計算存儲器訪問/分支完成寫回2.簡述降低C

7、ache失效率的方祛和原理。降低CwM失效率有嗯幾種方法？何述其成本思炮口 常用的降低Gaelic失效率的方法有下面兀種工1 增加CMhB塊太小.增加塊大小利用了程序的空憫局部性.2 提高相聯度，降低沖突失般.3 Victim Caehc,降次沖突失效口4 的相聯口曲J降低抑突失效，5 硬件摘取技求，指令制教據都可以在處理黯提附訪問請求前避行硬取.6 由編譯器控制的預取，頑件預取的替代方法，在前評時加入頸取的指令，在數據被用到之前發出獨取請求.7 蛹評器優化，逋過對軟件的優化耒降低失效率.計算題1.計算機系統中有三個部件可以改進，這三個部件的部件加速比為:部件加速比1=30 ;部件加速比2=2

8、0 ; 部件加速比3=10(1) 如果部件1和部件2的可改進比例均為 30% ,那么當部件3的可改進比例為多少時，系統加速比才可以達到10?(2) 如果三個部件的可改進比例分別為30%、30%和20%,三個部件同時改進，那么系統中不可加速部分的執行時間在總執行時間中占的比例是多少?解：(1)在多個部件可改進情況下，Amdahl定理的擴展:SnFi(1 Fi) S10已知 S1 = 30,S2 = 20, S3=10, Sn = 10, F1 = 0.3 , F2 = 0.3 ,得:1-(0.3 0.3 F3) (0.3/30 0.3/20 F3/10)得F3 = 0.36 ,即部件3的可改進比

9、例為 36% 。(2)設系統改進前的執行時間為T,則3個部件改進前的執行時間為：(0.3+0.3+0.2 ) T = 0.8T ,不可改進部分的執行時間為0.2T 。已知3個部件改進后的加速比分別為S1 = 30, S2 = 20, S3=10,因此3個部件改進后的執行時間為:0.3T 0.3T 0.2TTn0.045T302010改進后整個系統的執行時間為：Tn = 0.045T+0.2T = 0.245T那么系統中不可改進部分的執行時間在總執行時間中占的比例是:第。822.有一個5段流水線，各段執行時間均為 t.其預約表如下時間 流掇、1234567SiXXS：XX&乂乂XXXX(

10、1)畫出流水線任務調度的狀態轉移圖。(2)分別求出允許不等時間間隔調度和等時間間隔調度的兩種最優調度策略，以及這兩種調度策略的流水線 最大吞吐率。(3)若連續輸入10個任務，求這兩種調度策略的流水線實際吞吐率和加速比。解：(1)根據初始沖突向量的構成方法，對預約表各行中打“X”的拍數求出差值，除去重復的后匯集在一 起，即得到延遲禁止表為 F = 1, 3, 6。由F可得到初始沖突向量為：C0 =根據后繼沖突向量的遞推規則CjC0三個后繼狀態： C1 =SHR (2) (CO)C2 =SHR (4) (C0)C3 =SHR (5) (C0)C1 二個后繼狀態： C4 =SHR ( 2) ( C1

11、) C5 =SHR (5) (C1)C2二個后繼狀態:C4 一個后繼狀態:C6 =SHR (4) (C2)C7 =SHR (5) (C2)C8 =SHR (5) (C4)(100101)由后繼狀態和引起狀態轉移的時間間隔可得到狀態有向圖如上圖所示。調度策略 一個任M(2, 5)弧是一'(4, 5)到平均5略為(2, 2, 5)延遲時4,(4)4率為：平均延遲時間(2+5) At/2 = 3.5 At(4+5) t/2 = 4.5 At t(2+2+5) t/3 = 3 At t4特別地，從C0出發的4, (4)也是調度策略，除第一條有向弧外，第二條有向個環路，該調度策略為(4)。從表中可以得延遲時間最小的等間隔和不等間隔的調度策,(4)和(2, 2, 5),相應的最小平均間為4At和34t ,所以流水線的最大吞吐(2)由狀態轉移有向圖可得到無沖突的任務調度策略及其平均延遲時間，如下表所示。TPAmax = 1/ (4At) = 0.25/ At TPBmax = 1/(3At) = 0.33/ At(3)按等間隔最優調度策略4, (4)