福建师范大学2021年8月课程考试《计算机体系结构》作业考核试题答案.docVIP

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《计算机体系结构》期末考试A卷

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一、填空题（每空1分，共14分）

1.当代计算机体系结构的概念包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容。

2.控制相关包括由吞吐率、加速比、效率等引起的相关。

3.虚拟存储器的三种管理方式是段式管理、页式管理、和段页式管理。

Amdahl定律表明系统的加速比依赖于被加速部分在系统中所占的比例和对被加速部分的性能提高程度两个因素。

5.通常可能出现的流水线的相关性有资源相关，数据相关和控制相关。

名词解释（每题2分，共16分）

透明性：在计算机技术中，对这种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性（transparency）。

兼容机：兼容机，就是由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。

程序定位：把一个程序交给处理机运行，必须首先把这个程序的指令和数据装入到主存储器中。一般情况下，程序所分配到的主存物理空间与程序本身的逻辑地址空间是不同的，把指令和数据中的逻辑地址（相对地址）转变成主存物理地址（绝对地址）的过程称为程序定位。

失效率：CPU访存时，在一级存储器中找不到所需信息的概率。

快表:又称“联想存储器”。在分页系统中，由于页表是存放在内存中的，因此CPU要存取一个数据时要访问两次内存。这样将使计算机的处理速度降低约1/2。为了提高地址变换速度，在地址变换机构中增设一个具有并行查找能力的高速缓冲存储器，用以存放当前访问的页表项。这样的高速缓冲存储器就是快表。

多功能流水线：指各段可以进行不同的连接以实现不同功能的流水线。多功能流水线——指各段可以进行不同的连接,以实现不同功能的流水线。

超标量计算机：超标量（superscalar）CPU架构是指在一颗处理器内核中实行了指令级并行的一类并行运算。这种技术能够在相同的CPU主频下实现更高的CPU吞吐率（throughput）。

相联度：在组相联映像中每组所包含的块数。在组相联映像中,每组所包含的块数。

三、简答题(每题5分，共30分）

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？

答：

简述RISC指令集结构的设计原则。

答：

（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。（3）所有指令长度均相同。（4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。（5）以简单、有效的方式支持高级语言。

什么是存储系统？

答：存储系统是两个或两个以上的速度、容量、价格不同的存储器采用硬件，软件或软、硬件结合的办法联结成一个系统，使得整个系统看起来象一个存储器，其速度接近其中最快的一个，容量接近其中最大的一个，价格接近其中最便宜的一个。

地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？

答：

（1）全相联映象。实现查找的机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间的利用率较高，块冲突概率较低，因而Cache的失效率也低。

（2）直接映象。实现查找的机制简单，速度快。Cache空间的利用率较低，块冲突概率较高，因而Cache的失效率也高。

（3）组相联映象。组相联是直接映象和全相联的一种折衷。

按照流水线中是否有反馈回路来分，流水线可分为哪两类？

答：（1）线性流水线：流水线的各段串行连接，没有反馈回路。

简述冯.诺依曼计算机的特征。

答：一般认为其主要特征有以下几点：（1）机器以运算器为中心。除了完成运算以外，机器内部的数据传输都经过运算器。各部件的操作以及它们之间的协调由控制器集中控制。（2）存储器按一维线性编址，顺序访问存储器地址单元，每个存储单元的位数固定。（3）程序存储，指令和数据无区别存放在存储器中，