湖南大学计算机体系结构期末复习题(含答案).doc

从执行程序的角度看，并行性等级从低到高分为那几级？ 从执行程序的角度看，并行性等级从低到高可分为： （1）指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行。 （2）指令级并行（Instruction Level Parallelism，ILP）：并行执行两条或两条以上的指令。 （3）线程级并行（Thread Level Parallelism，TLP）：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。 （4）任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务（程序段），以子程序或进程为调度单元。 （5）作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。 计算机中提高并行性的技术途径有哪三种？ （1）时间重叠。多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。 （2）资源重复。通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。 （3）资源共享。这是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备 从当前计算机技术来看，CISC结构有什么缺点？ （1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 （2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。 （3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。 （4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 （5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统的性能。 根据Amdahl定律，系统加速比有哪两个因素决定？ 系统加速比依赖于两个因素： （1）可改进比例：可改进部分在原系统计算时间中所占的比例。 （2）部件加速比：可改进部分改进以后的性能提高。 从处理数据角度，并行性等级由低到高分为哪几级？ 从处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可分为： （1）字串位串：每次只对一个字的一位进行处理。这是最基本的串行处理方式，不存在并行性； （2）字串位并：同时对一个字的全部位进行处理，不同字之间是串行的。已开始出现并行性； （3）字并位串：同时对许多字的同一位（称为位片）进行处理。这种方式具有较高的并行性； （4）全并行：同时对许多字的全部位或部分位进行处理。这是最高一级的并行。 RISC的设计原则？ （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。 控制指令中试用PC相对寻址方式有什么缺点？ (1) 有效地缩短指令中表示目标地址的字段的长度。 (2) 使得代码在执行时与它被载入的位置无关。 指令中表示寻址方式的主要方法有哪些？ 表示寻址方式有两种常用的方法： （1）将寻址方式编于操作码中，操作码在描述指令功能的同时也描述了相应的寻址方式。这种方式译码快，但操作码和寻址方式的结合不仅增加了指令的条数，导致了指令的多样性，而且增加了CPU对指令译码的难度。 （2）为每个操作数设置一个地址描述符，由该地址描述符表示相应操作数的寻址方式。这种方式译码较慢，但操作码和寻址独立，易于指令扩展。 按流水级别来分，流水线分为哪三类？ 部件级流水线（运算操作流水线）：把处理机的算术逻辑部件分段，以便为各种数据类型进行流水操作。 （2）处理机级流水线（指令流水线）：把解释指令的过程按照流水方式处理。 （3）处理机间流水线（宏流水线）：由两个以上的处理机串行地对同一数据流进行处理，每个处理机完成一项任务。 按数据表示来分，流水线分为哪两类？ 标量流水处理机：处理机不具有向量数据表示，仅对标量数据进行流水处理。 （2）向量流水处理机：处理机具有向量数据表示，并通过向量指令对向量的各元素进行处理。 预测分支失败方法的主要实现是什么？ 预测分支失败：沿失败的分支继续处理指令，就好象什么都没发生似的。当确定分支是失败时，说明预测正确，流水线正常流动；当确定分支是成功时，流水线就把在分支指令之后取出的指令转化为空操作，并按分支目标地址重新取指令执行。 主要思想：当流水线译码到一条分支指令时，流水线继续取指令，并允许该分支指令后的指令继续在流水线中流动。当流水线确定分支转移成功与否以及分支的目标地址之后，如果分支转移成功，流水线必须将在分支指令之后取出的所有指令转化为空操作，并在分支的目标地址处重新取出有效的指令；如果分支转移失败，那么可以将分支指令看作是一条普通指令，流水线正常流动，无需将在分支指令之后取出的所有指令转