河北大学计算机体系结构08年试题A.doc

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷 2007 — 2008 学年第二学期 05 级 计科、网工 专业（类） 考核科目计算机系统结构 课程类别 选修课 考核类型考试 考核方式 闭卷 卷别 A （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效） 一、填空（共20分，每小题1分） 1．衡量流水线性能通常有三种主要指标，它们是____、____和_____。 2．从不同的角度，我们可以把流水线分成不同的类别。如果根据流水线各功能段是否有反馈信号来划分，可以分为____和____；根据流水线在同一时间内是否能连成多种方式，可以分为_____和_____。 3．单处理机保持Cache一致性的方法是 、 。 4．根据失效的原因，可以把失效分为三类，分别是 、 、 。 5．服务器市场对计算机的要求是 、大容量和 。 6．目前多指令流出处理器有三种基本结构： 、 、 。 7．控制外部设备的输入/输出方式分为 、 、 和通道。 二、名词解释（共15分，每小题3分） 1．系列机 2．摩尔定律 3．存储系统 4．通道 5．Victim Cache 三、简答（共20分，每小题5分） 解释计算机系统中的层次概念。 进行RISC指令集功能设计时的原则。 降低Cache失效率有哪几种方法？请列举4种。 分支目标缓冲的工作原理。 四、计算（共45分） 1．计算机系统有三个部件可以改进，这三个部件的加速比如下：　　部件加速比1＝30； 部件加速比2＝20； 部件加速比3＝10； 　(a) 如果部件1和部件2的可改进比例为30％，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统的加速比才可以达到10？ （5分）　(b) 如果三个部件的可改进比例为30％、30％和20％，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？（5分） 2．为提高流水线效率可采用哪两种主要途径来克服速度瓶颈？现有3段流水线，各段经过时间依次为t、3t、t，(a)分别计算在连续输入3条指令时和30条指令时的吞吐率和效率。 (b)按两种途径之一改进，画出你的流水线结构示意图，同时计算连续输入3条指令和30条指令时的吞吐率。 (c)通过对()、()两小题的计算比较可得出什么结论？( 4．伪相联中，假设在直接映象位置没有发现匹配，而在另一个位置才找到数据（伪命中）时，需要1个额外的周期，而且不交换两个Cache中的数据，失效开销为50个时钟周期。试求： （a）推导出平均访存的时间公式。（8分） （b）利用（a）中得到的公式，对于2KBCache和128KBCache，重新计算伪相联的平均访存时间。请问哪一种伪相联更快？(7分) 假设 2KB直接映象Cache的总失效率为0.098，2路相联的总失效率为0.076；128KB直接映象Cache的总失效率为0.010，2路相联的总失效率为0.007。