高级计算机系统结构期末复习题答案

1、1. 为避免高速缓存内容过时为避免高速缓存内容过时, “回写回写”与与“直写直写”相比相比, 其优点是其优点是 可以减少写内存的次数可以减少写内存的次数 。4. Pentium IV处理器增加静态分支预测作为动态分支预处理器增加静态分支预测作为动态分支预测的补充测的补充, 主要用于提高主要用于提高 循环分支预测循环分支预测 的效率。的效率。一、填空题一、填空题2. 处理器的处理器的SOI制作工艺的主要优点是制作工艺的主要优点是 减少静电电容减少静电电容 、 和和 降低功耗降低功耗 。3. 假设指令执行分为假设指令执行分为m个阶段个阶段, 每一阶段的时间均为每一阶段的时间均为 t, 则则n条指令

2、在流水线上的排空时间为条指令在流水线上的排空时间为 (m+n-1)t 。 5. 空间局部性规律在程序结构中的典型情况是空间局部性规律在程序结构中的典型情况是 程序顺程序顺序执行序执行 , 时间局部性规律在程序结构中的典型情况是时间局部性规律在程序结构中的典型情况是 程序中存在着大量的循环程序中存在着大量的循环 。 6. 在数据代码段描述子和页目录项在数据代码段描述子和页目录项/页表项中页表项中, 都有一都有一个访问位个访问位A。该位可能的作用是该位可能的作用是 所描述的段是否被访问所描述的段是否被访问 。 10. 前端总线是指连接前端总线是指连接 内存内存 和和 IO 的数据通路。的数据通路。

3、7. 通过调用门实现低特权级代码段向高特权级代码段通过调用门实现低特权级代码段向高特权级代码段转移时转移时, 目标代码段的特权级来自于目标代码段的特权级来自于目标代码段描述子的选择子的低目标代码段描述子的选择子的低2位位。8. 铜导线代替铝用于集成电路中晶体管之间的互连铜导线代替铝用于集成电路中晶体管之间的互连, 其其优点是优点是 降低功耗，可以和降低功耗，可以和SOI技术相结合技术相结合 。9. 哈佛结构主要用于解决哈佛结构主要用于解决 实现指令和数据的并行存储实现指令和数据的并行存储 。11. Intel80 86系统中系统中, 系统总线通信所采用的时序配合系统总线通信所采用的时序配合方式

4、是方式是 半同步半同步 。 12. 处理器访存时处理器访存时, 判断是否需要插入判断是否需要插入TW等待周期的依等待周期的依据是据是 数据是否准备好数据是否准备好 。 13. 在任务门和在任务门和TSS描述子中描述子中, 均未提供均未提供TSS的偏移量的偏移量,其原因是其原因是 TSS中包含了任务被切换时的处理器现场中包含了任务被切换时的处理器现场 。 14. 设置设置“不可填充高速缓存不可填充高速缓存”功能功能(如控制位如控制位CD、PCD等等), 其可能的用途之一是其可能的用途之一是 避免避免cache数据过时数据过时 。15. Pentium的执行跟踪缓存对循环程序有较高的执的执行跟踪缓

5、存对循环程序有较高的执行效率行效率, 其原因是其原因是存储了已解码的微指令，以后执行到相同指令时不必重复解码存储了已解码的微指令，以后执行到相同指令时不必重复解码。 16. Core2处理器共享的处理器共享的L2高速缓存的主要优点是高速缓存的主要优点是 减少共享减少共享FSB时延时延, Pentium D的双核之间的通信是通过的双核之间的通信是通过 FSB 来完成的。来完成的。17. Pentium处理器中处理器中, 指令执行通常采用的方法是指令执行通常采用的方法是,简单简单指令通过指令通过硬布线控制硬布线控制来实现来实现, 复杂指令通过复杂指令通过微程序控制微程序控制来实来实现。现。18.

6、Intel80 86处理器中设置的任务切换标志处理器中设置的任务切换标志TS的作用的作用是是 保护协处理器的现场保护协处理器的现场 。19. Pentium处理器中可通过控制位调整页面大小处理器中可通过控制位调整页面大小, 其优其优点是点是 减少了内存碎片提高了内存利用率减少了内存碎片提高了内存利用率 。20.解决解决Cache内容过时所采用的硬件透明性的含义是内容过时所采用的硬件透明性的含义是 , 具体方法可包括具体方法可包括 多个处理器使用同多个处理器使用同 一个一个Cache、广播方式、广播方式 。21. 80486从数据总线读取了数据从数据总线读取了数据8079EA35H, 校验无错误

7、校验无错误, 则校验位则校验位DP3、DP2、 DP1、DP0 分别等于分别等于 。22. 在在80 86处理器的保护模式中处理器的保护模式中, 采用间接切换方式实现采用间接切换方式实现任务切换时需要访问的描述子是任务切换时需要访问的描述子是 任务门、任务状态段任务门、任务状态段描述子描述子 。二、选择题二、选择题1. 在下列方法中在下列方法中, ( )方法采用的是多条流水线并行。方法采用的是多条流水线并行。 A. 超级流水超级流水 B. 超级标量超级标量 C. 超长指令字超长指令字 D.展开循环体后调度展开循环体后调度2. 某一功能的处理使用时间占整个系统运行时间的某一功能的处理使用时间占整

8、个系统运行时间的1/2, 将系统中的该功能的处理速度加快将系统中的该功能的处理速度加快10倍倍, 则采用此则采用此增强功能方法后整个系统的性能提高增强功能方法后整个系统的性能提高( B )倍。倍。 A. 1.5 B. 1.8 C. 5 D. 10加速比加速比Sp= (1 fe) + (fe re) 1fe: 加速部分所占百分比加速部分所占百分比; re: 加速的倍数加速的倍数;B三、简述题三、简述题 1. 论述在总线仲裁中论述在总线仲裁中, 基于优先权编码法的分布式仲裁方式如何确定基于优先权编码法的分布式仲裁方式如何确定主设备的优先级？试提出一种通过软件方式改变设备优先级的方法。主设备的优先级

9、？试提出一种通过软件方式改变设备优先级的方法。提出请求设备将设备优先权编码送到自身分布式判优器，再通过判优器送到优先权编码比较电路，进行比提出请求设备将设备优先权编码送到自身分布式判优器，再通过判优器送到优先权编码比较电路，进行比较，将结果较，将结果AP发回各设备分布式判优器，各设备读回发回各设备分布式判优器，各设备读回AP，并与自身，并与自身API比较，比较，API=AP则允许，则允许，APIAP则不能占用总线则不能占用总线 2. 说明指令流水线结构与向量处理的区别。说明指令流水线结构与向量处理的区别。3. 什么是指令相关什么是指令相关? 它们对流水线有什么影响它们对流水线有什么影响? 有有

10、哪些解决办法？哪些解决办法？指令相关是指两条指令之间存在某种依赖关系，包括数据相关、名相关、控制相关。指令相关是指两条指令之间存在某种依赖关系，包括数据相关、名相关、控制相关。指令之间的依赖性越少，流水线各级的并行性越高，流水线效率也越高，反之亦然。指令之间的依赖性越少，流水线各级的并行性越高，流水线效率也越高，反之亦然。调整指令执行顺序、寄存器重命名、插入空操作指令、硬件自动冻结和周期。调整指令执行顺序、寄存器重命名、插入空操作指令、硬件自动冻结和周期。4. 分别阐述在分别阐述在RISC处理器和处理器和CISC处理器中处理器中, 造成造成流水线阻塞的主要原因。流水线阻塞的主要原因。 课件课件

11、P79四、分析题四、分析题 例例1. 假设一种指令集的指令执行分为三个阶段假设一种指令集的指令执行分为三个阶段,分别为分别为“取指取指”、“译码译码”、“执行执行”, 每一阶段所需时每一阶段所需时间分别为间分别为1个时钟、个时钟、2个时钟、个时钟、3个时钟个时钟, 每一个时每一个时钟长度为钟长度为 t。试画出连续执行试画出连续执行5条指令的流水线时条指令的流水线时空图空图, 并给出执行并给出执行N条指令所需时间的表达式条指令所需时间的表达式(不考不考虑数据相关、控制相关等流水线阻塞虑数据相关、控制相关等流水线阻塞)。从执行时空图可以看出从执行时空图可以看出, 执行执行N条指令所需时间为条指令所需时间为: T=6 t(N1)3 t t 2 t 3 tF D EF D EF D EF D EF D E例例2: 一个一个4级指令流水线级指令流水线, 其中第其中第1、2和和4级的时间长级的时间长度为度为 t , 若该流水线顺序执行若该流水线顺序执行50条指令共用时条指令共用时153 t (即未发生程序转移即未发生程序转移), 且不考虑数据相关和且不考虑数据相关和资源冲突资源冲突, 则该流水线第则该流水线第3步的时间长度是步的时间长度是 ; 流水线的吞吐率是流水线的吞吐率是 ; 流水线的效率是流水线的