河北大学2007年计算机体系结构B

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷

2006 —2007 学年第 二 学期 2004 级 计科、专升本、网络工程 专业（类） 考核科目 计算机体系结构 课程类别 必修课 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 B

（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）

一、填空题：（每空1分，共20分）

1. 流水线处理机中常见的三种相关是结构相关、 ① 和 ② 。 2. 衡量流水线性能通常有三种主要指标，它们是吞吐率、 ③ 和 ④ 。 3. 存储器的三个主要指标是 ⑤ 、容量和价格。

4. “主存-辅存”层次的目的是为了弥补主存 ⑥ 的不足；“Cache-主存”层次

的目的是为了弥补主存 ⑦ 的不足。

5. 解决流水线数据相关的方法有 ⑧ 技术、 ⑨ 技术、采用编译器调度和

重新组织代码顺序四种。

6. 伪相联Cache中，确定另一块的一种简单的方法是将索引字段的 ⑩ 取反。

11 ，当组数G变为1时，7. 当组相联的路数n变为1时，组相联就变成了 ○组

12 。 相联就变成了 ○13 。8. 由容量为C的Cache和容量为M的主存储器构成的存储系统的总容量为 ○ 14 。 9. 输入/输出系统包括I/O设备和 ○15 ，即 ○16 与功能特性。10. 计算机体系结构是程序员所看到的计算机的 ○

17 ，但具有不同的 ○18 11. 系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的 ○的一系列不同型号的机器。 开销。

二、名词解释：（每题3分，共15分） 1. 透明性： 2. 多处理机系统： 3. 向量处理机： 4. 分布处理系统：

5. RAID（写出英文全称并解释）：

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19 和相对较高的 ○20 12. 并行处理面临着的两个重要挑战是程序中有限的 ○

三、简答题：（每题6分，共30分）

1. 硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的? 试距离说明。 2. 计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？简述其基本思想。 3. 简述多处理机中产生Cache一致性问题的原因。 4. 可从哪三个方面改进Cache的性能？

5. 衡量计算机系统可靠性能指标的可靠性、可用性与可信性三者之间的关系。 四、计算题（35分）

1. 假设一台计算机的I/O处理占10％，当其CPU性能改进到原来的100倍时，而

I/O性能仅改进为原来的两倍时，系统总体性能会有什么改进？（6分） 2. 有一条流水线如下所示。

(1) 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（4分） (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”。对于你所给出的新流水线，计算连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率。（6分）

3. 假设Cache失效开销为70个时钟周期，当不考虑存储器停顿时，所有指令的执

行时间都是2.0个时钟周期，访问Cache失效率为2%，平均每条指令访存1.2次。试分析考虑Cache的失效后，Cache对性能的影响。若不采用Cache，性能会怎样？（7分）

4. 有一个Cache存贮器，块的大小为512字（字为最小编址单位），主存分8块，

Cache分为4块，采用组相联映象（组间直接、组内相联），每组2块，替换算法为LRU。

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（1）标出主存、Cache地址的各字段位数。(3分) 主存地址：

区号（ ① 位） 组号（ ② 位） 块号（ ③ 位） 块内位移（ ④ 位） Cache地址：

组号（ ⑤ 位） 块号（ ⑥ 位） 块内位移（ ⑦ 位） （2）画出主存、Cache空间块映象对应关系图。（2分）

（3）设主存块地址流为1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6、4、7、2，从

Cache为空开始，列出Cache中各块随时间的使用状况。（3分）

主存块地址 Cache块 0 1 2 3 命中情况 1 2 4 1 3 7 0 1 2 5 4 6 4 7 2 （4）需要进行块替换的时刻有哪些？（2分） （5）求Cache的命中率。（2分）

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