計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程考核說明(完整版)
【正文】 統(tǒng) 掌握：RISC的定義與特點，減少指令平均執(zhí)行周期數(shù)的方法。 理解：輸人任務(wù)不連續(xù)情況下單功能、線性流水線的性能分析。第七章 并行處理機和多處理機 掌握：共享存儲多處理機，分布存儲多處理機，多處理機系統(tǒng)的特點，SIMD計算機基本結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點。但是這樣的系統(tǒng)有明顯的缺點，下面哪一個不是它的缺點：A．?dāng)?shù)據(jù)表示范圍小B．單個需要的計算時鐘周期多C．編程困難D．存儲單元的利用率很低15．下圖所示的時空圖對應(yīng)的處理機為：43212143時鐘周期I6I5I3I2I1指令4321432143214321A. 標(biāo)量處理機B. 超標(biāo)量處理機C. 超流水處理機D. 超標(biāo)量超流水處理機三. 計算題(40分) 1. (10分). 一條流水線連接圖如下所示，畫出200條指令連續(xù)通過該流水線的時空圖，并計算該流水線的加速比。2．計算機組成【答案】計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包括機器內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。計算機系統(tǒng)由軟件、硬件和固件組成，它們在功能上是同等的。 6．Amdahl定律，系統(tǒng)中某一部件由于采用某種更快的執(zhí)行方式后整個系統(tǒng)性能的提高與這種執(zhí)行方式的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例有關(guān)。存儲器體系的構(gòu)成就是以訪問的局部性原理為基礎(chǔ)的。 (2)存儲器容量 第i層的字節(jié)或字的數(shù)量。所有的信息最初放在最外層。 (3)局部性 時間局部性： 最近的訪問項很可能在不久的將來再次被訪問。頁面替換算法主要有RAND、FIFO、LRU、LFU和OPT等算法。 (3)基本的輸入輸出方式有三種：程序控制輸入輸出方式、直接存儲器訪問方式(DMA)和中斷輸入輸出方式。通道通過執(zhí)行通道程序?qū)崿F(xiàn)對IO系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制。三種通道的最大流量計算公式如下： (5)字節(jié)多路通道的實際流量是指連接在這個通道上的所有設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸率之和。指令的執(zhí)行過程可以，被分解為相互獨立的幾個階段(取指令，分析指令，執(zhí)行指令)，采用重疊執(zhí)行方式，使每個功能段相對獨立地運行，就能提高運行速度。 3．流水線韻性能分析 衡量流水線性能的主要指標(biāo)有吞吐率，加速比，效率。 流水線的加速比S指完成一批任務(wù)，不使用流水線所用的時間與使用流水線所用的時間之比稱為流水線的加速比：其中T0指順序執(zhí)行所用的時間，n時使用流水線的執(zhí)行時間。對數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)的分析和解決辦法是整個預(yù)處理技術(shù)的核心。 3．輸入輸出處理機 。直到數(shù)據(jù)交換過程結(jié)束向CPU發(fā)出中斷請求，CPU才進行通道結(jié)束處理工作。 (5)直接存儲器訪問方式(DMA)主要用于連接高速外圍設(shè)備，它使得存儲器既可被CPU訪問，也可被外圍設(shè)備訪問。Cache的替換算法有輪轉(zhuǎn)法、FIFO、LRU、LFU、比較對法和堆棧法。 順序局部性：在典型程序中，除轉(zhuǎn)移指令產(chǎn)生不按次序的轉(zhuǎn)移外，指令都是順序進行的。 (2)一致性 同一個信息項在后繼存儲器層次上的副本是一致的。 (5)傳輸單位 相鄰兩層之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧６?如字、塊、頁等)。MIPS表示每秒百萬指令條數(shù)。 8．訪問的局部性原理：程序往往重復(fù)使用它剛剛使用過的數(shù)據(jù)和指令。不同的組成只是性能和價格不同。4．Amdahl定律【答案】Amdahl定律：系統(tǒng)中某一部件由于采用某種更快的執(zhí)行方式后整個系統(tǒng)性能的提高與這種執(zhí)行方式的使用頻率或占總執(zhí)行時間的比例有關(guān)。 3. (20分).在下列不同類型的處理機上做向量運算：D=(A+B)*C，向量長度均為4，每個周期的時間為10ns。 了解：SIMD計算機的模型，并行算法，虛擬共享存儲器，多處理機性能模型，多處理機的Cache一致性，監(jiān)聽協(xié)議，基于目錄的協(xié)，MPP，SMP，機群系統(tǒng)。第五章 向量處理機 掌握：向量處理，三種向量處理方式，存儲器—存儲器結(jié)構(gòu)，寄存器—寄存器結(jié)構(gòu)。 了解：指令流調(diào)整技術(shù)，RISC優(yōu)化編譯技術(shù)。教材每一章節(jié)均有教學(xué)要求與導(dǎo)學(xué)部分，每章后又有作業(yè)與思考題。 2．命題依據(jù)： 根據(jù)電大計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(本科)《計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》課的教學(xué)
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