完成以下带队号的题√. 各章所占试题的比例 第一章 30% 第二章 10% 第三章 30% 第五章10%第六章10% 第七章10%
所用教材 计算机系统结构 张晨曦
第一章 计算机体系结构的基本概念
√1. 解释下列术语：
层次结构 透明性 计算机组成 资源重复 紧密耦合 系统加速比
翻译 系列机 计算机实现 资源共享 响应时间 Amdahl 定律
解释 软件兼容 并行性
同构型多处理机 测试程序
程序的局部性原理
体系结构 兼容机 时间重迭 异构型多处理机 大概率事件优先 CPI
√2. 传统的存储程序计算机的主要特征是什么？存在的主要问题是什么？我们目前的计算机系
统是如何改进的？
√3. 假设在某程序的执行过程中，浮点操作时间占整个执行时间的10% ，现希望对浮点操作加
速。 （1）设对浮点操作的加速比为Sf。画出程序总加速比Sp和Sf之间的关系曲线； （2）请问程序的最大加速比可达多少？
√ 4. 计算机系统中有三个部件可以改进方法，这三个部件的部件加速比如下：
部件加速比1 = 30 部件加速比2 = 20 部件加速比3 = 10
（1） 如果部件1和部件2的可改进比例均为30%，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？
（2） 如果三个部件的可改进比例分别为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？
（3） 如果相对某个测试程序三个部件的可改进比例分别为20%、20%和70%，要达到最好改进效果，仅对一个部件改进时，要选择那个部件？如果允许改进两个部件，又如何选择？ 第二章 计算机指令集结构设计 1. 解释下列术语
堆栈型机器
累加器型机器
通用寄存器型机器 指令集结构的正交特性
有效地址
√ CISC √RISC
2. 堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各自有什么优缺点？ 3. 常见的三种类型的通用寄存器型机器的优缺点有哪些？ 4. 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？
√ 5. 简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。从当前的计算机技术观点来看，CISC 指令集
结构的计算机有什么缺点？
√ 6. 简述RISC指令集结构设计的原则。
7. 简述操作数的类型及其相应的表示方法。
√ 8. 请根据CPU性能公式简述RISC指令集结构计算机和CISC指令集结构计算机的性能特点。
第三章 流水线技术
√ 1. 解释下列术语
流水线 动态流水线 非线性流水线 数据相关 读后写相关
单功能流水线 部件级流水线 标量流水处理机 控制相关 写后写相关
多功能流水线 处理机级流水线 向量流水处理机 定向
静态流水线 线性流水线 结构相关 写后读相关
√ 2. 解决流水线结构相关的方法有哪些？ √ 3. 降低流水线分支损失的方法有哪些？
4. 请对延迟分支方法中的三种调度策略进行评价。 5
√ . 有一指令流水线如下所示
（1）求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；
（2）该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取三种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出 的三种新的流水线，仍计算连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率。
√ 7. 有一个流水线由4段组成，其中每当流经第3段时，总要在该段循环一次，然后才能流到第
4段。如果每段经过一次所需要的时间都是△t，问：
（1）当在流水线的输入端连续地每 △t时间输入任务时，该流水线会发生什么情况？ （2）此流水线的最大吞吐率为多少？如果每 2△t输入一个任务，连续处理10个任务时的实际 吞吐率和效率是多少？
（3）当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率？仍连续处理10个任务时，其吞吐率提高 多少？
√ 8. 在CRAY-1机器上，按照链接方式执行下述4条向量指令（括号中给出了相应功能部件时间），
如果向量寄存器和功能部件之间的数据传送需要1拍，试求此链接流水线的通过时间是多少拍？如果向量长度为64，则需多少拍才能得到全部结果。 V0←存储器 （从存储器中取数：7拍） V2←V0+V1 （向量加：3拍） V3←V2
√ 第五章 存储层次
1. 解释以下术语
存储层次 替换算法 不按写分配法 容量失效
全相联映象 LRU 命中时间 冲突失效
直接映象 写直达法 失效率
2:1Cache 经验规则
组相联映象 写回法 失效开销 相联度
2. 简述“Cache—主存”层次与“主存—辅存”层次的区别。 3. 地址映象方法有哪几种？它们各有什么优缺点？
√ 4. 降低Cache失效率有哪几种方法？简述其基本思想。简述减小Cache失效开销的几种方法。 √ 5. 组相联Cache的失效率比相同容量直接映象Cache的失效率低。由此能否得出结论：采用
组相联一定能带来性能上的提高？为什么？
√ 6. 给定以下的假设，试计算直接映象Cache和两路组相联Cache的平均访问时间以及CPU的
性能。由计算结果能得出什么结论？
（1） 理想Cache情况下的CPI为2.0，时钟周期为2ns，平均每条指令访存1.2次； （2） 两者Cache容量均为64KB，块大小都是32字节；
（3） 组相联Cache中的多路选择器使CPU的时钟周期增加了10％； （4） 这两种Cache的失效开销都是80ns； （5） 命中时间为1个时钟周期；
（6） 64KB直接映象Cache的失效率为1.4％，64KB两路组相联Cache的失效率为1.0%。
√ 7. 假设一台计算机具有以下特性：
（1） 95％的访存在Cache中命中；
（2） 块大小为两个字，且失效时整个块被调入； （3） CPU发出访存请求的速率为10字/s； （4） 25％的访存为写访问；
（5） 存储器的最大流量为10字/s（包括读和写）； （6） 主存每次只能读或写一个字；
（7） 在任何时候，Cache中有30％的块被修改过； （8） 写失效时，Cache采用按写分配法。
现欲给该计算机增添一台外设，为此首先想知道主存的频带已用了多少。试对于以下两种情况计算主存频带的平均使用比例。 （1） 写直达Cache； （2） 写回法Cache。 第六章 输入输出系统 1. 解释以下术语
数据传输率 螺旋扫描磁带 RAID
内部数据传输率 外部数据传输率 磁盘 Cache 可靠性 通道
可用性 通道流量
可信性 虚拟 DMA
9
9
2. 什么是故障、错误和失效？它们之间的关系是什么？ 3. RAID有哪些分级？各有何特点？ 4. 同步总线和异步总线各有什么优缺点？
√ 5. 什么是通道？简述通道的完成一次数据传输的主要过程。
√ 6. 试比较三种通道的优缺点及适用场合。
第七章 多处理机
√ 1. 解释术语：
互连网络 网络直径
静态网络 结点度
路由
动态网络
2. 设有一个在3种方式下运行的应用：使用所有的处理器、使用一半的处理器和单处理器的串行。设有0.02%的时间为串行，总共有100个处理器。如果我们的加速比目标是80，求在使用一半的处理器的方式下所允许的最大时间比例。
3. 什么是多处理机的一致性？给出解决一致性的监听协议和目录协议的工作原理。
√ 4. 画出用4×4交叉开关组成一个3级的16×16交叉开关网络，其设备量比单级16×16的交叉
开关节省多少设备？举例说明在输入和输出之间存在着较多的冗余路径。