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計算機體系結構試題及答案
計算機體系結構是指根據屬性和功能不同而劃分的計算機理論組成部分及計算機基本工作原理、理論的總稱。以下是由陽光網小編整理關于計算機體系結構試題的內容，希望大家喜歡!
計算機體系結構試題
一、選擇題(15分)
1. 計算機系統多級層次中，從下層到上層，各級相對順序正確的應當是( )
A.匯編語言機器級---操作系統機器級---高級語言機器級
B.微程序機器級---傳統機器語言機器級---匯編語言機器級
C.傳統機器語言機器級---高級語言機器級---匯編語言機器級
D. 匯編語言機器級---應用語言機器級---高級語言機器級
2. 對系統程序員不透明的是( )
A.Cache 存儲器 B.系列幾各檔不同的數據通路寬度
C.指令緩沖寄存器 D.虛擬存儲器
3. 在計算機系統設計中，比較好的方法是( )
A.從上向下設計 B.從下向上設計
C.從兩頭向中間設計 D.從中間開始向上、向下設計
4. 不同系列的機器之間，實現軟件移植的途徑不包括( )
A.用統一的高級語言 B.用統一的匯編語言
C.模擬 D.仿真
5. 堆棧型機器比通用寄存器型機器優越的是( )
A.支持先進先出類接替算法的求解 B.能更好地支持向量的運算
C.支持由逆波蘭表達式將高級語言多元賦值語句直接編譯生成堆棧指令程序
D.能優化存儲器的空間利用率
6. 浮點數尾數基值rm=8,尾數數值部分長6位，可表示的規格化最小正尾數為( )
A.0.5 B.0.25 C.0.125 D.1/64
7. 在尾數下溢處理方法中，平均誤差最大的是( )
A.截斷法 B.舍入法
C.恒置“1”法 D.ROM查表法
8. ILLIAC Ⅳ是一種( )
A.流水線處理機 B.指令重疊處理機
C.陣列處理機 D.多處理機
9. 能實現作業、任務級并行的異構型多處理機屬( )
A.MISD B.SIMD C.MIMD D.SISD
10.非線性流水線是指( )
A.一次運算中使用流水線中多個功能段
B.一次運算中要多次使用流水線中的某些功能段
C. 流水線中的某些功能段在各次運算中的作用不同
D. 流水線中的各個功能段在各種運算中有不同的組合
11.流水機器對全局性的相關處理不包括( )
A.猜測法 B.提前形成條件碼
C.加快短循環程序的執行 D.設置相關專用通路
12.外部設備打印機適合于連接( )
A.數組多路通道或選擇通道 B.字節多路通道或選擇通道
C.選擇通道 D.任意一種通道
13.虛擬存儲器常用的地址映像方式是( )
A.全相聯 B.段相聯
C.組相聯 D.直接
14.下列關于虛擬存儲器的說法，比較正確的是( )
A.訪主存命中率隨頁面大小增大而提高
B.訪主存命中率隨貯存容量增加而提高
C.更換替換算法能提高命中率
D.在主存命中率低時，改用堆棧型替換算法，并增大主存容量，可提高命中率
15.Cache存儲器常用的地址映像方式是( )
A.全相聯映象 B.頁表法映象
C.組相聯映象 D.段頁表映象
16. 對系統結構透明的是( )
A.字符行運算指令 B.主存地址寄存器
C.虛擬存儲器 D.VLSI技術
17. 匯編語言源程序變換成機器語言目標程序是經( )來實現的。
A.編譯程序解釋 B.匯編程序解釋
C.編譯程序翻譯 D.匯編程序翻譯
18. “從中間開始”設計的“中間”目前多數是在( )
A.傳統機器語言機器級與微程序機器級之間
B.傳統機器語言機器級與操作系統機器級之間
C.微程序機器級與匯編語言機器級之間
D. 操作系統機器級與匯編語言機器級之間
19. 推出系列機的新機器，不能更改的是( )
A.原有指令的尋址方式和操作碼 B.系統總線的組成
C.數據通路寬度 D.存儲芯片的集成度
20. 利用時間重疊概念實現并行處理的是( )
A.流水處理機 B.多處理機
C.并行(陣列)處理機 D.相聯處理機
21. 在相同機器字長和尾數位數的情況下，浮點數尾數基值取小，可使浮點數( )
A.運算過程中數的精度損失降低 B.數在數軸上的分布變密
C.可表示數的范圍增大 D.可表示數的個數增多
22. 當浮點數尾數的基值rm=16,除尾符之外的尾數機器位數為8位時，可表示的規格化最
大尾數值是( )
A.1/2 B.15/16
C.1/256 D.255/256
23. 尾數下溢處理方法中，平均誤差可調整到零的方法是( )
A.舍入法 B.截斷法
C.ROM 查表法 D.恒置“1”法
24. 支持動態地址再定位的尋址方式是( )
A.基址尋址 B.間接尋址
C.變址尋址 D.直接尋址
25.磁盤外部設備適合于連接( )
A.數組多路通道或選擇通道 B.字節多路通道或選擇通道
C.數組多路通道或字節通道 D.任意一種通道
26.最能確保提高虛擬存儲器訪主存的命中率的改進途徑是( )
A.增大輔存容量 B.采用FIFO替換算法并增大頁面
C.采用LRU替換算法并增大頁面 D.采用LRU替換算法并增大頁面數
27.下列說法正確的是( )
A.Cache容量一般不大，命中率不會很高
B.Cache芯片速度一般比CPU的速度慢數十倍
C.Cache本身速度很快，但地址變換速度很慢
D.Cache 存儲器查映象表和訪問物理Cache其間可以流水，使速度與CPU匹配。
28.與流水線最大吞吐率高低有關的是( )
A.各個子過程的時間 B.最快子過程的時間
C.最慢子過程的時間 D.最后子過程的時間
29.用循環表示 PM2-1的互連函數，應該是( )
A.(6 4 2 0)(7 5 3 1) B.(0 2 4 6 )(1 3 5 7)
C.(0 1 2 3 4 5 6 7) D.(7 6 5 4 3 2 1 0)
30.在共享主存的多處理機中，為減少訪主存沖突，采用的方式一般是( )
A.并行多體交叉主存系統 B.虛擬存儲器
C.共享Cache存儲器 D.用高速單體主存儲器
31. 直接執行微指令的是( )
A.匯編程序 B.編譯程序
C.硬件 D.微指令程序
32. 從計算機系統結構上講，機器語言程序員所看到的機器屬性是( )。
A.計算機軟件所要完成的功能 B.計算機硬件的全部組成
C.編程要用到的硬件組織 D.計算機各部件的硬件實現
33. 不同系列的機器之間，實現軟件移植的途徑不包括( )
A.用統一的高級語言 B.用統一的匯編語言
C.模擬 D.仿真
34. 多處理機主要實現的是( )
A.指令級并行 B.任務級并行
C.操作級并行 D.操作步驟的并行
35. 浮點數尾數下溢處理時，最大誤差最大，但下溢處理不需要時間，平均誤差又趨于零
的方法是( )
A.截斷法 B.舍入法
C.ROM 查表法 D.恒置“1”法
36. 程序員編制程序所使用的地址是( )
A.有效地址 B.邏輯地址
C.輔存實地址 D.主存地址
37. 通道流量是在某個時期單位時間內傳送的字節數，這個時期應是( )
A.通道開始選擇設備期 B.通道數據傳送期
C.通道數據傳送結束期
D.用戶經訪管指令進入管態，運行I/O管理程序的期間
38. 用于虛擬存儲器頁面替換，且為堆棧型的算法是( )
A.隨機法 B.相聯目錄表法
C.比較對法 D.近期最久未用法
39. 與虛擬存儲器的等效訪問速度無關的是( )
A.頁地址流 B.頁面調度策略
C.主存的容量 D.輔存的容量
40.采用組相聯映象的Cache存儲器，地址變換可用的方法是( )
A.目錄表法 B.比較對法
C.頁表法 D.堆棧法
41.組相聯映象、LRU替換的Cache存儲器，不影響Cache命中率的是( )
A.增加Cache中的塊數 B.增大組的大小
C.增大主存容量 D.增大塊的大小
42.指令間的“一次重疊”是指( )
A.“取指k+1”與“分析k” B.“分析k+1”與“執行k”
C.“分析k”與“執行k+1” D.“取指k+1”與“執行k”
43.靜態流水線是指( )
A.只有一種功能的流水線 B.功能不能改變的流水線
C.同時只能完成一種功能的多功能流水線
D.可同時執行多種功能的流水線
44.在流水機器中，全局性相關是指( )
A.先寫后讀相關 B.先讀后寫相關
C.指令相關 D.由轉移指令引起的相關
45.多處理機中在先的程序段1中的指令C?A*B和在后的程序段2中的指令A?D+E之
間存在( )。
A.RAW數據相關 B.WAR數據相關
C.RAR數據相關 D.WAR數據相關
二、填空題(20分)
1. 實現程序移植的主要途徑有統一高級語言、系列機、_____________和______________。
2.從計算機處理數據的并行性看，由低到高的并行性等級，可有位串字串、位并字串、_____________和______________。
3.從對執行程序或指令的控制方式上，將計算機系統分為由控制驅動的控制流方式，由數據驅動的_____________流方式，按_____________驅動的規約方式等。
4.浮點數尾數基值增大，可使運算中的精度損失_____________，可表示數的精度變_____________。
5.評價存儲器性能的基本要求是大容量、_____________和_____________。
6.Cache存儲器是增加輔助_____________件，使之速度接近于Cache的，容量是_____________的。
7.設T1和T2為CPU訪問到M1和M2中信息的時間，H為命中M1的概率，則由M1和M2構成的二級存儲層次的等效訪問時間應等于_____________。
8.在 ILLIAC IV陣列機上，實現N個元素的累加和，相對單處理機上的順序相加，速度提高的最大比值只是_____________倍。
9.就本質而言，并行性包含著_________________和_________________的二重含義。
10.多處理機可用FORK、JOIN語句來管理進程的并行，其中，FORK用于_____________新的進程，JOIN用于_____________先前已并發的進程。
11. 系列機軟件兼容必須做到_____________兼容，盡可能爭取______________兼容。
12. 從計算機執行程序的并行性看，由低到高的并行性等級可分為_____________、指令之間、任務或進程間和_____________間四級。
13. 沿時間重疊技術途徑發展的同構型多處理機系統的典型代表是_____________處理機;沿資源重復技術途徑發展的同構型多處理機系統的典型代表是_____________處理機。
14.自定義數據表示又分為 _____________表示和_____________表示兩類。
15.虛擬存儲器對_____________程序員是透明的，對_____________程序員是不透明的(填“系統”或“應用”)。
16.在Cache存儲器寫操作中，只寫入____________，僅當需要塊替換時，才將其寫回_____________。稱這種修改主存塊內容的方法為“寫回法”。
17.8個結點的混洗網絡，其混洗函數為Shuffle(P2 P1 P0)=_____________。
18.解決重疊和流水中的操作數相關，不外乎是_____________法和設置_____________法兩種基本方法。
19.流水線消除速度瓶頸的方法有_________________和 _________________兩種。
20.多處理機的程序段指令之間既有RAW相關，又有WAR相關，并且以交換數據為目的，則它們必須_____________，且讀寫要___________。
21. 開發并行性是為了并行處理，并行性又包括_____________和______________二重含義。
22. 提高計算機系統并行性的主要技術途徑有時間重疊、_____________、和_____________。
23.計算機按指令流和數據流及其多倍行分類，典型單處理機屬于單指令流、單數據流;陣列處理機屬_____________;多處理機屬 _____________。
24.浮點數階碼位數影響數的可表示 _____________大小，尾數位數影響數的.可表示_____________大小。
25.虛擬存儲器主要是為解決主存_____________滿足不了要求發展出來的;Cache 主要是解決主存_____________滿足不了要求發展出來的
26.Cache存儲器采用組相聯的映象規則是組間_____________映象，組內各塊間_____________映象。
27.多功能流水線各功能同時只能按某一種功能連接地稱為 _____________態流水線，同時可按不同運算或功能連接地稱為 _____________態流水線。
28.N個端的混洗交換網絡中，最遠的兩個入、出端的二進制編號是 _____________和_____________，其最大距離為2log2N-1。
29.多處理機有 _________________和 _________________兩種基本構型。
30.多處理機實現的是_____________、 _____________間的并行。
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三、判斷題(10分)
1.系列機可將單總線改成雙總線以減少公用總線的使用沖突。 ( )
2.系統是否設浮點運算指令，對計算機系統結構是透明的。 ( )
3.二進制數表示數據信息較之二—十進制數表示，其存儲空間利用率低，運算速度要快。( )
4.對概率不等的事件用Huffman編碼，其具體編碼不唯一，但平均碼長肯定是唯一的，且是最短的。( )
5.I/O系統所帶外設種類數量多，速度差異大，適宜采用專用總線來作I/O總線。( )
6.對標量數據來說，并行主存系統的實際頻寬采用多體單字方式的要比采用單體單字方式組成的高。( )
7.Cache組相聯映象的塊沖突概率比直接映象的高。( )
8.指令的重疊解釋，即可加快程序的解釋，又能加快指令的解釋。( )
9.為了使陣列機在包括向量、數組、標量等各種題目上有盡可能高的速度性能，只需要在價格允許的情況下，盡可能增大處理單元數N即可。
10.在多處理機上，各個任務的執行時間不同時，在各處理機總的運行時間均衡的前提下，采用不均勻分配，讓各處理機所分配的任務數要么盡量的多，要么盡量的少，這樣，才可使總運行時間減少。( )
11.存儲器采用單體單字，還是多體交叉并行存儲，對系統結構設計應是透明的。 ( )
12.系列機各檔機器不同的數據總線線數，對計算機系統程序員和應用程序員都是不透明的。 ( )
13.多數I/O系統的結構應面向操作系統設計，考慮如何在操作系統與I/O系統之間進行合理的軟、硬件功能分配。( )
14.在存儲體系中，地址的映象與地址的變換沒有區別。( )
15.Cache存儲器等效訪問速度達不到接近于第一級Cache的，可以增加Cache容量來解決。( )
16.只要將子程序進一步細分，就可以使流水線吞吐率進一步提高。( )
17.CRAY_1向量機相鄰向量指令之間，既無向量寄存器組的使用沖突，又無流水線的功能部件爭用，它們可以同時并行。( )
18.在集中式共享存儲器的陣列處理機構形中，處理單元數N應大于或等于系統存儲體體數K，是各個體都能充分忙碌的工作。( )
19.在多處理機系統中，兩個程序段的變量可以順序串行x和y之間，為了交換數據，程序段1中有x=y，程序段2中有y=x，則這兩個程序段可以順序串行和交換串行，也可以并行執行，不必采取專門的同步措施。
20.在多處理機上，各個任務的執行時間不同時，在各處理機總的運行時間均衡的前提下， 采用不均勻分配，讓各處理機所分配的任務數要么盡量的多，要么盡量的少，這樣，才可使總運行時間減少。( )
21.軟硬功能分配時，提高軟件功能的比例會提高系統靈活性，也會提高解題速度。( )
22.系列機應用軟件應做到向前兼容，力爭向下兼容。( )
23.在高性能計算機上，信息在存儲器中應按整數邊界存儲，即使會造成存儲空間浪費也問題不大。( )
24.中斷嵌套時，在處理某級中斷中的某個中斷請求過程中是不能被同級的其他中斷請求所中斷的。( )
25.Cache組相聯映象的塊沖突概率比直接映象的高。( )
26.流水線調度是看如何調度各任務進入流水線的時間，使單功能線性流水線有高的吞吐率和效率。( )
27.CRAY_1向量吉相鄰向量指令之間，既無向量寄存器組的使用沖突，又無流水線的功能部件爭勇，它們可以同時并行。( )
28.0~15共16個處理單元用Cube2單級互聯網絡連接，第10號處理單元將連至第8號處理單元。( )
29.N個輸入、N個輸出的立方體log2N級互聯網絡，在一次運行中，能實現任意一個入端連到任意一個出端，但不能實現這N個端子任意排列的連接。
30.在多處理機上，各個任務的執行時間不同時，在各處理機總的運行時間均衡的前提下，采用不均勻分配，讓各處理機所分配的任務數要么盡量的多，要么盡量的少，這樣，才可使總運行時間減少。( )
四、簡答題(25分)
1. 簡要描述計算機系統結構、計算機組成與計算機實現的定義內容。
2. 簡要敘述模擬和仿真的異同點。
3. 什么是峰值性能、持續性能?持續性能有哪幾種表示方法?
4.實現軟件移植的途徑有哪些?各受什么制約?
5.什么是流水線的速度瓶頸?消除這種瓶頸的方法有哪兩種?
6.在流水線中，什么是全局性相關? 處理全局性相關的方法有哪些? 簡要說明。
7.多處理機操作系統有哪三種類型?各適合于哪類機器?
8.CISC和RISC機各有哪些主要特征?
9、簡要敘述“阿姆達爾定律”的內容和含義。
10、RISC機在CPU內部設置大量寄存器，并采用窗口重疊技術有什么好處?
11、什么是資源沖突，什么情況下產生?如何解決?
13、提高計算機系統并行性的技術途徑有哪三個 ?簡要解釋并各舉一例。
14.、CPU寫Cache時，會發生Cache與貯存的對應復本內容不一致的現象，解決這個問題有哪些方法? 各需要增加什么開銷?
15.、計算機訪存有哪二種局部性規律?什么是存貯器的層次結構?
五、設計與論述題(30分)。
1、 假設Cache存儲器的速度是主存儲器速度的5倍，程序執行時90%的時間可以訪問到
Cache存儲器，采用這種Cache存儲器后，加速比多大?(8分)
2、某一動態流水線有S1、S2、S3、S4段，其特性有以下的預約表表示，
(1) 確定禁止表F和沖突向量C。(4分)
(2) 畫出狀態圖，確定其最小平均等待時間和最佳調度方案，以及最大吞吐率。(8分)
SSSS
3、試確定在下列兩種計算機系統中計算算術表達式
S=A[1]B[1]+A[2]B[2]+A[3]B[3]+A[4]B[4]的時間
(1) 具有4個PE的SIMD系統
(2) 具有4個處理機的MIMD系統
加法需要2個單位時間。乘法需要4個單位時間。取指令和取數據所需存儲器訪問時間忽略不計。數據從一個PE到另一個PE的傳輸時間均為一個單位時間。在SIMD系統中，PE間以線性環形連接，即每個PE與兩個相鄰的PE相連。在MIMD系統中，每個PE可以直接與其他的PE通信。
4.CRAY_1機啟動存儲器、流水部件及寄存器寫入各需一拍，“加”6拍，“乘”7拍，“訪存”6拍。現有向量指令串：
V3?存儲器
V4?V0+V1
V2?V4*V3
向量長度均為N，計算指令串最短的執行時間。(給出必要的步驟和說明)
(1)三條指令串行執行;
(2)前兩條并行執行后，再執行第三條指令;
(3)采用鏈接技術;
5、某一5段的流水線需經9拍才能完成一個任務，其預約表如下表示，
(3) 確定禁止表F和沖突向量C。
(4) 畫出狀態圖，確定其最小平均等待時間、最大吞吐率及其調度方案。
SSSSS
6、編號分別為0、1、2、…、7的8個處理器之間要求按下列配對通信：
(0、2)，(1、3)，(4、6)，(5、7)。
試選擇互聯網絡類型、控制方式及各級交換開關狀態圖。
計算機體系結構試題答案
一、1(a), 2(d), 3(d), 4(b), 5(c), 6(x)(1/86 ),7(a), 8(c), 9(c), 10(b), 11(d), 12(b), 13(a), 14(4), 15(c)
16(d), 17(d), 18(b), 19(a), 20(a), 21(b), 22(x) (1-1/168 )), 23(c), 24(a), 25(a), 26(d), 27(d), 28(c), 29(a), 30(a)，31(c), 32(c), 33(b), 34(b),35(d), 36(b), 37(b), 38(d), 39(d), 40(a), 41(c), 42(b), 43(c), 44(d), 45(b)
二、1. 模擬，仿真 2. 位片串字并，全并行 3.數據，需求 4.減小，低 5.高速度，低
價格 6.硬，主存 7. HT1+(1-H) T2 8.N/log2N 9.同時性，并發性 10.派生，匯合
11.后，上 12.指令內部，作業和程序 13.流水線，陣列(并行) 14.帶標志符數據表示，數據描述符 15.應用，系統 16.Cache，主存 17. P1 P0 P2 18.推后法，設置相關專用通路 19.平靜子程序進一步細分，瓶頸子程序并聯多套 20.并行，完全同步
21.同時性，并發性 22.資源重復，資源共享 23. 單指令流、多數據流，多指令流、多數據流 24.范圍，精度 25.容量，速度 26.直接，全相聯 27.靜，動 28.全“0”，全“1” 29.緊密耦合，松散耦合 30.作業，任務
三、1.(對) 2.(錯) 3.(錯) 4.(對) 5.(錯) 6.(對) 7.(錯) 8.(錯) 9.(錯) 10.( 錯)
11.(對) 12.(錯) 13.(對) 14.(錯) 15.(對) 16.(錯) 17.(對) 18.(錯) 19.(錯)
20.(對) 21.(錯) 22.(錯) 23.(對) 24.(對) 25.(錯) 26.(錯) 27.(對) 28.(錯)
29.(對) 30.(對)
四、
1.計算機系統結構是指多級層次結構中傳統機器級的結構，它是軟件和硬件/固件的主要交界面，是讓編制的機器語言程序、匯編語言源程序及高級語言源程序編譯生成的機器語言目標程序能在機器上正確運行所看到的計算機屬性。
計算機組成，主要指的是機器級內部數據流和控制流的組成及邏輯設計。它主要與計算機操作的并行度、重疊度及部件的共享度等有關，直接影響系統的速度與價格。
計算機實現是計算機組成的武力實現。它著眼于用什么樣的器件技術和微組裝技術。它也直接影響系統的速度和價格。
2.模擬和仿真能在結構不同的機器之間實現機器語言程序的移植。模擬是用機器語言程序解釋另一機器的機器指令實現軟件移植的方法。模擬方法在機器指令系統差異比較大時，會使程序運行速度嚴重下降。仿真是用微程序直接解釋另一機器的機器指令實現軟件移植的方法。仿真可以提高被移植軟件運行速度，但及其結構差異較大時，很難實現。
區別是模擬用機器語言解釋，其解釋程序在主存中;仿真用微程序解釋，其解釋程序在控制存儲器中。
3.峰值性能是指在理想的狀況下計算機系統可獲得的最高理論性能值，它不能真實反映系統的實際性能。
持續性能又稱實際性能，使計算機系統可獲得的平均理論性能值，通常用算術平均、幾何平均、和調和平均三種方法表示
4.CISC設計風格的主要特點是：
(1)指令系統復雜;
(2)絕大多數指令需要多個機器周期方可執行完畢;
(3)各種指令都可訪問存儲器;
(4)采用微程序控制;
(5)有專用寄存器;
(6)難以用優化編譯器生成高效的目標代碼程序。
RISC機的特點：
(1)簡化指令系統;
(2)除了LOAD/STORE指令外，所有指令都在一個時鐘周期內執行完畢;
(3)除了LOAD/STORE指令外，其余指令只與寄存器打交道;
(4)絕大部分采用硬聯線控制，不用或少用微程序實現;
(5)使用較多的通用寄存器，一般至少有32個，絕沒有專用寄存器;
(6)采用優化編譯技術，生成高效的目標代碼程序。
5.
計算機訪存有兩種局部性規律：
(1) 時間局部性：如果一個存儲項被訪問，則可能很快會再次被訪問。
(2) 空間局部性：如果一個存儲項被訪問，則其領近的項也可能很快被訪問。 存儲器的層次結構是指：構成存儲系統有n 種不同的存儲器(M1~ M2)之間，增加輔助的軟件或硬件，使之從應用程序員角度上看，他們在邏輯上是一個整體。使得存儲層次的等效訪問速度接近于最高層M1 ，容量接近于最底層Mn ，每位價格也接近于Mn ，典型的層次存儲結構如：Cache存儲器—〉主存—〉虛擬存儲器。
6.實現軟件移植的主要途徑有：統一高級語言、采用系列機、模擬和仿真等。
統一高級語言：只能實現高級語言軟件的移植，目前高級語言種類繁多，無法完全統一成一種。
系列機：由于系列內各檔機器的結構變化不能太大，到一定時候會阻礙系列發展。只能實現在結構相同或相近的機器間的匯編語言應用軟件的移植。
模擬：用宿主機的機器指令解釋，機器語言差別大時，速度慢。
仿真：用宿主機的微程序解釋，機器差別大時，仿真難、仿真效率和靈活性差。
7.一個由若干段組成的流水線，在達到穩定狀態后所獲得的吞吐率與其中延遲最大的那一
段長度有關，這一段就成為影響流水線速度的瓶頸。
消除流水線速度瓶頸的方法主要有兩種：(1)盡量采取將瓶頸子過程再細分，使之接近于流水線其他段的工作速度。(2)將多個瓶頸子過程并聯。
8.全局性相關是指轉移指令與其后續指令之間的.相關。
處理方法有：
(1)猜測法：猜中其中一條分支，預取指令。待條件碼形成后決定是否繼續執行。
(2)提前形成轉移所需條件。
(3)加快短循環程序處理。
9.多處理機操作系統有主從型、獨立監控型和浮動監控型3類。
主從型適合于工作負荷固定，逐級功能較強、從及功能較弱的異構型多處理機系統。 獨立監控型適合于松耦合的多處理機系統。
浮動監控型適合于緊耦合的多處理機系統。
10.計算機系統的3T性能目標是：1 TFLOPS的計算能力， 1 TByte的主存容量，1 特TByte/s的I/O系統帶寬。
11.“阿姆達爾定律”是指：系統中對某一部件采用某種更快執行方式所能獲得的系統性能改進程度，取決于這種執行方式被使用的頻率，或所占總執行時間的比例。
實際上定義了采取增強某部分功能處理后可獲得的性能改進或執行時間的加速比。即
12.RISC機在CPU內部設置大量寄存器和采用寄存器窗口重疊技術可以縮短CALL和RETURN語句的操作時間。采用寄存器窗口重疊技術，可在發生過程調用或返回時，過程參數能自動傳送而不需要再用額外的傳送時間，所以使處理器與存儲器之間的代碼傳送量大大減少。
13.資源相關是指，當有多條指令進入流水線后在同一機器周期內爭用同一功能部件所發生的沖突。
解決方法是：(1)后條指令停頓一派流水線;
(2)重復設置發生沖突的功能部件。
14.有時間重疊、資源重復、資源共享等三個途徑。
時間重疊是讓多個處理過程在實踐上相互錯開，輪流使用統一硬件設備的各個處理部分，以加快執行速度的方法。如流水線處理機CRAY-1。
資源重復是通過重復設置硬件資源來提高性能。如陣列處理機ILLIAC-Ⅳ。
資源共享是利用軟件方法讓多個用戶共享同一套資源，來提高資源利用率和系統性能的。 如多道程序分時系統、多處理機、分布處理系統、計算機網等。
15.寫回法：CPU只寫入Cache，不寫入主存，僅當Cache塊替換時，才先寫回主存后再替換。要求對每個Cache塊增加一個修改位的資源開銷。
全寫法(寫直達法)：CPU每次寫Cache的同時，也直接寫入主存。要增加寫主存的時間開銷。
五、
1.sp?1
(1?fe)?
fere?11?0.9?0.95?10.28?2.57
2.(1)禁止表F={2,4,6}， 沖突向量
C=101010
最佳調度方案=(1，7)或(3，5)，最小平均延遲= 4，最大吞吐率=1/4
(3) (1)SIMD系統：
乘法運算時間：4個PE并行執行：時間= 4
(PE1=A[1]B[1], PE2=A[2]B[2], PE3=A[3]B[3], PE4=A[4]B[4])
加法時間： 傳送時間：(PE2—〉PE1 ，PE3—〉PE4 ，并行)= 1
加法時間：(PE1=PE2+PE1 ，PE4=PE3+PE4 ，并行)=2
加法時間：傳送時間：(PE1—〉PE4 )=1
加法時間：(PE1=PE4+PE1)=2
最短執行時間=4+1+2+1+2=10(個時間單位)，結果在PE1 處理單元中)
(2)MIMD系統：執行時間=10個時間單位。
3.單獨流水：V3?存儲器：1(啟動訪存)+6(訪存)+1(打入V3)+ N-1 = 7+N V4?V0+V1：1(啟動加)+6(加)+1(打入V4)+ N-1 = 7+N
V2?V4*V3：1(啟動乘)+7(乘)+1(打入V2)+ N-1 = 8+N
(1)(7+N)+(7+N)+(8+N)=22+3N(拍)
(2)(7+N)+(8+N)=15+2N(拍)
(3)(7+1)+(8+N)=16+N(拍)
4.禁止表F={1,3,4,8} 沖突向量C=(10001101)
狀態轉換圖：見圖2-5-2
最小平均等待時間=3.5拍， 最大吞吐率為Tp max=1/3.5(任武/拍)
最佳調度方案：(2，5)、(5，2)
5.配對關系： (0、2)是(000，010)
(1、3)是(001，011)
(4、6)是(100，110)
(5、7)是(101，111)
規律是二進制編號為P2 P1 P0 的處理器與二進制編號為P2 P10 的處理器配對交換數據。所以采用級控制多級立方體互連網絡。
因為N=8，由n=log28=3級組成，每級二功能交換單元個數2N/2=4 ，互連函數為Cube(P2 P1 P0)= P2 P1 P0 ，第0、2級直通，第1級交換。即級控信號為P2 P1 P0=010
互連網絡拓撲結構為：見教材圖9.20
6.Huffman樹圖略。
14
等長操作碼平均碼長為log214=4位;Huffman編碼平均碼長為?pi?li?3.38位
i?1
采用兩種碼長的擴展操作碼編碼為：
000~101對應頻度為0.15、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11的指令操作碼，110、111作為擴展碼，在擴展出兩位碼：11000、11001、11010、11011;11100、11101、11110、11111
14
分別對應頻度較低的8條指令。平均碼長為?pi?li?3?0.80?5?0.2?3.4位
i?1
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