题目
________46、______指的是______.______是要通过软件映像,变换成机器中所具有的数据表示[1]来实现的.数据表示和数据结构是软,硬件的交界面。47、______包括______和______两类;高级数据表示:________48、在指令系统设计、发展和改进上,RISC采用:________49、在指令系统设计、发展和改进上,CISC采用:________51、流水线的表示法[2]有三种:______。52、定向技术法的基本思想:________53、衡量流水线性能的主要指标有:______.54。 I/O系统的三种控制方式:a。程序控制[3]I/O(包括全软的,程序查询的,中断驱动的)b。直接存储器访问[4](DMA)c.I/O处理机方式(通道方式,外围处理机[5]方式PPU)55。标量流水机全局性相关的处理:(1)使用猜测法.(2)加快和提前形成条件码。(3)采取延迟转移。(4)加快短循环程序的处理。55.指令系统的发展和改进:P64简答题CISC可分别从面向目标程序[6],面向高级语言[7],面向操作系统的优化实现三个方面来叙述.RISC:逻辑采用硬联和微程序相结合;在CPU中设置大量工作寄存器[8]并采用______。56。RISC______:(1)。减少访存,尽量让指令在寄存器之间进行,提高执行速度,缩短指令周期[9],简化寻址方式[10]和指令格式[11]。(2)。更简单有效的支持高级语言中大量出现的过程调用,减少过程调用中为保存主调过程现场,建立被调过程新现场,以及返回时恢复主调过程现场等所需的辅助操作。(3)。更简单,直接地实现过程中的参数传递[12]。57。________设计RISC机器的一般原则:1.精简指令的条数;2。简化指令的格式,让指令字[13]等长,并让所有指令都在一个机器周期[14]执行完;3.扩大机器中通用寄存器[15]的个数,只让存取两类指令可以访问,其他的指令一律只能对寄存器进行操作;4.指令的实现以组合电路[16]硬联实现为主,少量指令可采用微程序释;5。精心设计高质量的编译程序[17]来优化支持高级语言程序的实现.设计RISC机器的基本技术:1.按设计RISC机器的一般原则来精选和优化设计指令系统;2.逻辑上采用硬联组合电路为主,适当辅以微程序控制[18]来实现;3。在CPU内设置大量的寄存器,并采用重叠寄存器组的窗口;4.指令采用重叠和流水的方式释,并采用延迟转移;5。采用高速缓冲存储器[19]Cache缓冲指令和数据。56、将下面程序改写成不存在数据相关的形式?Z=0DO 10 I=1,64X(I)=X(I)+Y(I)Z=Z+X(I)10CONTINUE57、简述计算机系统结构、计算机组成和计算机实现的定义和相互关系?答:计算机系统结构就是计算机的机器语言[20]程序员或编译程序编写者所看到的外特性.所谓外特性,就是计算机的概念性结构和功能特性[21]。计算机组成:计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现,包括机器内部的数据流的组成以及逻辑设计等。计算机实现:是指计算机组成的物理实现.包括处理机、主存、等部件的物理结构,器件[22]集成度[23]、速度、信号传输等。相同系统结构,可以有不同的组成;一种组成可以有多种不同的实现方法;采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异;组成也会影响结构。62、________1.横向处理方式,又称为水平处理方式,横向加工方式等。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。2.纵向处理方式,又称为垂直处理方式,纵向加工方式等。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。3.纵横处理方式,又称为分组处理方式,纵横向加工方式等。横向处理和纵向处理相结合的方式.63、______:结果寄存器可能成为后继指令的操作数[24]寄存器,两条有数据相关的向量指令[25]并行执行,这种技术称为两条流水线的链接技术64、________(1)没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。(2)只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。(3)先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等.(4)两条向量指令的向量长度必须相等。66、PM2I单级网络的互连函数:.67、处理器间采用单向环网时的互连函数是:______。68、处理器间采用双向环网时的互连函数是:______。69.开发系统结构中的并行性的途径有______等.70。计算机系统的分类弗林. 按指令流[26]和数据流的多倍性单指令流单数据流(SISD)单指令流多数据流(SIMD)多指令流单数据流(MISD)多指令流多数据流(MIMD)71、什么是机群系统?什么是大规模并行机系统?72、静态数据流机与动态数据流机主要区别在哪里?73.______举例说明器件发展是推动系统结构发展的关键因素。器件的发展使逻辑设计已由过去传统的逻辑化简,转变成强调在满足系统结构所提出的功能要求前提下,如何能用上大批量生产的高集成度片子,提高其系统效能,缩短其研制周期,降低其生产成本。计算机的设计也已从过去只进行全硬的逻辑设计发展到现在所用的软硬结合方法进行计算机的辅助设计和辅助制造。74.______同时分硬件产生故障时通信的可靠性。A.串行链接方式的优点:1。选择算法简单,用于决总线控制分配的控制线的线数少,只要3根,切不取决于部件的数量;2。部件的增减容易,只需简单地把它连到总线上或从总线上去掉即可,可扩充性好;3.逻辑简单,容易通过重复设置提高可靠性.缺点:1。对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感;2。由于优先级是线连固定,不能由程序改变,不灵活;3.受总线长度的限制,增减或移动部件也受到限制。B.定时查询方式的优点:1.计数器[27]初值,部件号均可由程序设定,优先次序可由程序控制,灵活性强;2.不会因某个部件失效而影响其他部件对总线的使用,可靠性高。缺点:1.控制线的数量多,需2+[1b N]根;2。可以共享总线的部件数受限于定时查询线的线数(编址[28]能力),扩展性稍差;3。控制较为复杂;4。总线分配的速度取决于计数信号的频率和部件数,不能很高。C.独立请求方式的优点:1。总线分配速度快,所有部件的总线请求同时送到总线控制器,不用查询;2。控制器可以使用程序可控的预定方式,自适应方式,循环方式或他们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件;3.能方便的隔离失效部件的请求。缺点:控制线数量过大,为控制N个设备必须有2N+1根控制线,而且总线控制器要复杂得多。75.引入数据表示的原则(P43)原则一 看系统的效率是否显著提高,包括实现时间和存储空间是否有显著减少,实现时间是否减少又主要看在主存和处理机之间传送的信息量是否减少。传送的信息量减少,实现时间就越少。原则二 看引入这种数据表示后,其通用性和利用率是否提高。如果只对某种数据结构的实现效率很高,而对其他数据结构的实现效率很低,或者引入这种数据表示在应用中很少用到,那么为此所耗费的硬件过多却并未在性能上得到好处,必然导致性能价格比的下降。P33 习题16,7,10,11第一章 Amdahl定理(大题1个)P79习题29,10,11,12 (第二章哈夫曼编码[29],大题1个)P109习题35,6,8第三章P89中断屏蔽[30]位设置(大题1个)P195习题56,11第五章 P185流水线预约表及状态(大题1个)P200习题61,2,5第六章 P200链接会画(大题1个)40、有两台机器,它们对条件转移指令的处理采用不同的设计方案:(1)CPUA采用一条比较指令来设置相应的条件码,由紧随其后的一条转移指令对此条件码进行测试,以确定是否进行转移。因此实现一次条件转移要执行比较和测试两条指令。(2)CPUB采用比较和测试两种能合在一条指令的方法,这样实现条件转移只需一条指令。假设在这两台机器的指令系统中,执行条件转移指令需2个时钟周期[31],而其他指令只需1个时钟周期。又假设CPUA中,条件转移指令占总执行指令条数20%。由于每条转移指令都需要一条比较指令,所以比较指令也将占20%。由于CPUB在转移指令中含了比较功能,因此它的时钟周期就比CPUA要慢25%。问CPUA和CPUB哪个工作速度要快些?41、假设FPSQR操作占整个测试程序[32]执行时间的20%.改进的一种方法是采用FPSQR硬件,使FPSQR操作的速度加快到10倍.另一种方法是使FP指令的速度提高到2倍,FP指令占整个执行时间的50%.比较两个设计方案。42、假设要将某一执行部件改进后速度提高10倍,改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%。问改进后,获得的加速比[33]Sp是多少?43、假设Cache的工作速度是主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%.问:采用Cache后,能使整个存储系统获得多高的加速比?
________46、______指的是______.______是要通过软件映像,变换成机器中所具有的数据表示[1]来实现的.数据表示和数据结构是软,硬件的交界面。47、______包括______和______两类;高级数据表示:________48、在指令系统设计、发展和改进上,RISC采用:________49、在指令系统设计、发展和改进上,CISC采用:________51、流水线的表示法[2]有三种:______。52、定向技术法的基本思想:________53、衡量流水线性能的主要指标有:______.54。 I/O系统的三种控制方式:a。程序控制[3]I/O(包括全软的,程序查询的,中断驱动的)b。直接存储器访问[4](DMA)c.I/O处理机方式(通道方式,外围处理机[5]方式PPU)55。标量流水机全局性相关的处理:(1)使用猜测法.(2)加快和提前形成条件码。(3)采取延迟转移。(4)加快短循环程序的处理。55.指令系统的发展和改进:P64简答题CISC可分别从面向目标程序[6],面向高级语言[7],面向操作系统的优化实现三个方面来叙述.RISC:逻辑采用硬联和微程序相结合;在CPU中设置大量工作寄存器[8]并采用______。56。RISC______:(1)。减少访存,尽量让指令在寄存器之间进行,提高执行速度,缩短指令周期[9],简化寻址方式[10]和指令格式[11]。(2)。更简单有效的支持高级语言中大量出现的过程调用,减少过程调用中为保存主调过程现场,建立被调过程新现场,以及返回时恢复主调过程现场等所需的辅助操作。(3)。更简单,直接地实现过程中的参数传递[12]。57。________设计RISC机器的一般原则:1.精简指令的条数;2。简化指令的格式,让指令字[13]等长,并让所有指令都在一个机器周期[14]执行完;3.扩大机器中通用寄存器[15]的个数,只让存取两类指令可以访问,其他的指令一律只能对寄存器进行操作;4.指令的实现以组合电路[16]硬联实现为主,少量指令可采用微程序释;5。精心设计高质量的编译程序[17]来优化支持高级语言程序的实现.设计RISC机器的基本技术:1.按设计RISC机器的一般原则来精选和优化设计指令系统;2.逻辑上采用硬联组合电路为主,适当辅以微程序控制[18]来实现;3。在CPU内设置大量的寄存器,并采用重叠寄存器组的窗口;4.指令采用重叠和流水的方式释,并采用延迟转移;5。采用高速缓冲存储器[19]Cache缓冲指令和数据。56、将下面程序改写成不存在数据相关的形式?Z=0DO 10 I=1,64X(I)=X(I)+Y(I)Z=Z+X(I)10CONTINUE57、简述计算机系统结构、计算机组成和计算机实现的定义和相互关系?答:计算机系统结构就是计算机的机器语言[20]程序员或编译程序编写者所看到的外特性.所谓外特性,就是计算机的概念性结构和功能特性[21]。计算机组成:计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现,包括机器内部的数据流的组成以及逻辑设计等。计算机实现:是指计算机组成的物理实现.包括处理机、主存、等部件的物理结构,器件[22]集成度[23]、速度、信号传输等。相同系统结构,可以有不同的组成;一种组成可以有多种不同的实现方法;采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异;组成也会影响结构。62、________1.横向处理方式,又称为水平处理方式,横向加工方式等。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。2.纵向处理方式,又称为垂直处理方式,纵向加工方式等。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。3.纵横处理方式,又称为分组处理方式,纵横向加工方式等。横向处理和纵向处理相结合的方式.63、______:结果寄存器可能成为后继指令的操作数[24]寄存器,两条有数据相关的向量指令[25]并行执行,这种技术称为两条流水线的链接技术64、________(1)没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。(2)只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。(3)先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等.(4)两条向量指令的向量长度必须相等。66、PM2I单级网络的互连函数:.67、处理器间采用单向环网时的互连函数是:______。68、处理器间采用双向环网时的互连函数是:______。69.开发系统结构中的并行性的途径有______等.70。计算机系统的分类弗林. 按指令流[26]和数据流的多倍性单指令流单数据流(SISD)单指令流多数据流(SIMD)多指令流单数据流(MISD)多指令流多数据流(MIMD)71、什么是机群系统?什么是大规模并行机系统?72、静态数据流机与动态数据流机主要区别在哪里?73.______举例说明器件发展是推动系统结构发展的关键因素。器件的发展使逻辑设计已由过去传统的逻辑化简,转变成强调在满足系统结构所提出的功能要求前提下,如何能用上大批量生产的高集成度片子,提高其系统效能,缩短其研制周期,降低其生产成本。计算机的设计也已从过去只进行全硬的逻辑设计发展到现在所用的软硬结合方法进行计算机的辅助设计和辅助制造。74.______同时分硬件产生故障时通信的可靠性。A.串行链接方式的优点:1。选择算法简单,用于决总线控制分配的控制线的线数少,只要3根,切不取决于部件的数量;2。部件的增减容易,只需简单地把它连到总线上或从总线上去掉即可,可扩充性好;3.逻辑简单,容易通过重复设置提高可靠性.缺点:1。对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感;2。由于优先级是线连固定,不能由程序改变,不灵活;3.受总线长度的限制,增减或移动部件也受到限制。B.定时查询方式的优点:1.计数器[27]初值,部件号均可由程序设定,优先次序可由程序控制,灵活性强;2.不会因某个部件失效而影响其他部件对总线的使用,可靠性高。缺点:1.控制线的数量多,需2+[1b N]根;2。可以共享总线的部件数受限于定时查询线的线数(编址[28]能力),扩展性稍差;3。控制较为复杂;4。总线分配的速度取决于计数信号的频率和部件数,不能很高。C.独立请求方式的优点:1。总线分配速度快,所有部件的总线请求同时送到总线控制器,不用查询;2。控制器可以使用程序可控的预定方式,自适应方式,循环方式或他们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件;3.能方便的隔离失效部件的请求。缺点:控制线数量过大,为控制N个设备必须有2N+1根控制线,而且总线控制器要复杂得多。75.引入数据表示的原则(P43)原则一 看系统的效率是否显著提高,包括实现时间和存储空间是否有显著减少,实现时间是否减少又主要看在主存和处理机之间传送的信息量是否减少。传送的信息量减少,实现时间就越少。原则二 看引入这种数据表示后,其通用性和利用率是否提高。如果只对某种数据结构的实现效率很高,而对其他数据结构的实现效率很低,或者引入这种数据表示在应用中很少用到,那么为此所耗费的硬件过多却并未在性能上得到好处,必然导致性能价格比的下降。P33 习题16,7,10,11第一章 Amdahl定理(大题1个)P79习题29,10,11,12 (第二章哈夫曼编码[29],大题1个)P109习题35,6,8第三章P89中断屏蔽[30]位设置(大题1个)P195习题56,11第五章 P185流水线预约表及状态(大题1个)P200习题61,2,5第六章 P200链接会画(大题1个)40、有两台机器,它们对条件转移指令的处理采用不同的设计方案:(1)CPUA采用一条比较指令来设置相应的条件码,由紧随其后的一条转移指令对此条件码进行测试,以确定是否进行转移。因此实现一次条件转移要执行比较和测试两条指令。(2)CPUB采用比较和测试两种能合在一条指令的方法,这样实现条件转移只需一条指令。假设在这两台机器的指令系统中,执行条件转移指令需2个时钟周期[31],而其他指令只需1个时钟周期。又假设CPUA中,条件转移指令占总执行指令条数20%。由于每条转移指令都需要一条比较指令,所以比较指令也将占20%。由于CPUB在转移指令中含了比较功能,因此它的时钟周期就比CPUA要慢25%。问CPUA和CPUB哪个工作速度要快些?41、假设FPSQR操作占整个测试程序[32]执行时间的20%.改进的一种方法是采用FPSQR硬件,使FPSQR操作的速度加快到10倍.另一种方法是使FP指令的速度提高到2倍,FP指令占整个执行时间的50%.比较两个设计方案。42、假设要将某一执行部件改进后速度提高10倍,改进后被改进部件执行时间占系统总运行时间的50%。问改进后,获得的加速比[33]Sp是多少?43、假设Cache的工作速度是主存的5倍,且Cache被访问命中的概率为90%.问:采用Cache后,能使整个存储系统获得多高的加速比?
题目解答
答案
中断的处理次序数据表示 能由机器硬件直接识别和引用的数据类型[34] 数据结构 自定义数据表示 标志符数据表示 数据描述符 自定义数据表示,向量数组数据表示,堆栈数据表示.通过减少指令种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度,提高指令的执行速度。 进一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由软件子程序[35]完成的功能,实现软件功能的硬化。连接法、时空法、预约表法 如果后续指令要使用前面指令的运算果值,则通过硬件专门电路将该运算结果提前传送到有关缓冲寄存器,使后续指令得以不停顿地进入流水线。 吞吐率、加速比和效率 重叠寄存器窗口 重叠寄存器窗口的作用 设计RISC机器的一般原则及可采用的基本技术是哪些?向量流水处理的三种方式: 向量链接技术实现链接的条件 PM2+0或PM2-0 PM2+0和PM2-0 时间重叠,资源重复和资源共享 VLSI的发展与应用,对逻辑设计方法产生了什么影响? 简要列出集中式串行链接/定时查询/独立请求三种总线控制方式的优缺点。