吉林大学计算机系统结构题库Word格式文档下载.docx

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线性流水线、非线性流水线）

流水线各段串行连接，没有反馈回路。

流水线中除了有串行连接外，尚有反馈回路。

5.列举3种有关。

有关）

数据有关，名有关，控制有关。

6.流水线中有哪三种冲突？

各是什么因素导致？

流水线冲突）

构造冲突，硬件资源满足不了指令重叠执行规定；

数据冲突，指令在流水线中重叠执行时需要用到前面指令执行成果；

控制冲突，流水线遇到分支指令和其她会变化PC值指令。

7.选取至少2种解决流水线构造冲突办法简述。

构造冲突）

流水线停顿一种时钟周期，推迟背面指令操作。

设立互相独立指令存储器和数据存储器。

8.选取至少2种解决流水线数据冲突办法简述。

数据冲突）

定向技术，将计算成果从其产生地方直接送到其她指令需要地方。

通过编译时让编译器重新组织指令顺序来消除冲突。

9.选取至少2种解决流水线控制冲突静态办法简述。

控制冲突）

预测分支失败，预测分支成功，延迟分支。

10.简述流水寄存器作用。

流水寄存器）

将各段工作隔开使得互相不会干扰，保存相应各段解决成果，向后传到背面将要用到数据或者控制信息。

11.简述分支延迟槽重要思想。

延迟分支）

编译器每当遇到分支指令，就在其后持续生成k个空指令位，称为延迟槽，并依照不同调度规则将原始代码中分支指令附近指令放进延迟槽中，如果延迟槽没有填满，剩余某些用nop指令填充，即气泡。

延迟槽中指令同分支指令都看做普通指令顺序流水，无论分支指令成功与否，都先按顺序执行延迟槽中指令。

延迟槽中指令“掩盖”了流水线本来必要插入暂停周期，减少了分支指令带来延迟。

12.简述分支延迟槽三种调度方略。

从前调度：

从分支指令之前找一条独立指令移动到延迟槽中。

从目的处调度：

把分支成功目的地址指令复制到延迟槽中，并把分支目的地址改成分支后继地址。

永远猜测分支是成功，如果猜错，则丢弃延迟槽中指令成果。

从失败处调度：

把分支失败目的地址指令移动到延迟槽中。

永远猜测分支是失败。

如果猜错，则丢弃延迟槽中指令成果。

选取题

1．关于流水线下列说法，错误是：

（C）（知识点：

A．流水线可以提高吞吐率；

B．流水线提高了器件运用率；

C．流水线提高了单个任务解决速度；

D．消除流水线瓶颈办法有“瓶颈段细分办法”和“瓶颈段重复设立办法”。

2．寄存器换名技术可以减少如下有关带来暂停：

（A）（知识点：

换名技术）

A．读后写有关；

B．构造有关；

C．写后读有关；

D．控制有关。

3．假设对于MIPS流水线，由取指令（IF）、指令译码读寄存器（ID）、执行（EX）、存储器访问（MEM）、写寄存器（WB）五段构成。

在一种时钟周期中对同一种寄存器读操作和写操作可以通过寄存器文献“定向”，有正常定向途径。

转移指令在EX段计算目的地址，在MEM段检测分支条件。

指令SUBR4，R3，R2和BNEZR4，LOOP之间应暂停周期数为：

（B）（知识点：

A．3；

B．2；

C．1；

D．0。

4．流水方式是指（D）。

A．多部件同步执行一条指令B．多部件同步取出多条指令

C．多部件同步解释一条指令D．多部件同步解释多条指令

5．评价流水线性能指标是（D）。

流水线性能评价）

A．吞吐率、流水线加速比和执行程序所需要时钟周期数

B．吞吐率、流水线加速比和所执行指令条数

C．吞吐率、流水线加速比和CPI

D．吞吐率、流水线加速比和效率

6．在顺序流动MIPS流水线中，也许发生冲突有（B）。

A．同一条指令读操作和写操作之间写后读冲突

B．先流入指令写操作与后流入指令读操作之间写后读冲突

C．后流入指令写操作与先流入指令读操作之间读后写冲突

D．两条指令写操作之间写后写冲突

7．在具备加、乘法双功能静态流水线中，功能切换时间是在（D）。

多功能流水线、静态流水线）

A．前一种功能第一种任务进入流水线后

B．前一种功能第一种任务流出流水线后

C．前一种功能最后一种任务进入流水线后

D．前一种功能最后一种任务流出流水线后

8．非线性流水线特性是（B）。

非线性流水线）

A．一次运算中使用流水线中各种段

B．一次运算中要多次使用流水线中某些功能段

C．流水线各个功能段在不同运算中可以有不同连接

D．流水线中某些功能段在各次运算中作用不同

9．如下哪种办法不能用于解决数据冲突（A）。

A．链接技术

B．定向技术

C．流水线互锁机制

D．编译器指令调度

10．如下哪种有关不会导致数据冲突（D）。

数据有关、名有关、数据冲突）

A．数据有关

B．反有关

C．输出有关

D．读后读有关

11．与线性流水线最大吞吐率关于是（C）

A．第一种功能段执行时间

B．最快那一段执行时间

C．最慢那一段执行时间

D．最后功能段执行时间

填空题

1.有关有三种类型，即（数据有关），（名有关）和（控制有关）。

其中（）有关还涉及输出有关和反有关两种。

2.流水线中冲突重要分为如下3种类型：

（构造冲突）、（数据冲突）和（控制冲突），其中数据冲突又分为如下3类：

（写后读冲突）、（读后写冲突）和（写后写冲突）。

数据冲突）

3.衡量流水线重要性能指标是（吞吐率）、（加速比）和（效率）。

N段不等长流水线中，其成果输出速度取决于解决时间（最长）子过程。

4.消除流水线瓶颈段办法有（细分瓶颈段）和（重复设立瓶颈段）2种。

解决流水线瓶颈问题办法）

5.三种通过软件（编译器）来减少分支延迟办法为（预测分支失败）、（预测分支成功）、（延迟分支）。

计算题

1．有一种动态多功能流水线，该流水线可进行乘法和加法运算，流水线有S1、S2、S3、S4、S5、S6六段，每段是等时，S1、S4、S5、S6连接时完毕加法功能，S1、S2、S3、S6连接时完毕乘法功能。

试画出计算Mi=（Xi+Yi）Zi（i=1，2，3，4）时空图，并计算实际吞吐率TP、加速比SP和效率E。

动态流水线、多功能流水线、流水线性能评价）

拟定算法：

Ai=Xi＋Yi（i=1，2，3，4）

Mi=Ai×

Zi（i=1，2，3，4）

时空图如下：

输入：

X1X2X3X4A1A2A3A4Y1Y2Y3Y4Z1Z2Z3Z4

输出：

A1A2A3A4M1M2M3M4

实际吞吐率：

TP=n／Tk=8／11Δt

加速比：

SP=Ts／Tk=4×

（4＋4）Δt／11Δt=32／11

效率：

E=4×

8Δt／6×

11Δt=16／33

2．有如下指令序列

I1：

LWR1，0（R6）

I2：

LWR2，4（R6）

I3：

MULR5，R1，R2

I4：

LWR3，8（R6）

I5：

LWR4，24（R6）

I6：

ADDR2，R3，R4

I7：

ADDR2，R2，R5

如何进行指令调度使其执行延迟时间最短？

进行指令调度所获得加速比是多少？

（注：

基于DLX指令解决，每条指令分为5步：

IF，ID，EX，MEM，WB，在一种时钟周期中对同一种寄存器读操作和写操作可以通过寄存器文献“定向”，并且有正常定向途径）。

定向技术、指令调度、数据冲突）

答案图有问题，成果没问题

调度后指令序列为I1，I2，I4，I5，I3，I6，I7

SP=13Δt／11Δt=13／11

如果只有寄存器定向文献定向，那么答案应当是：

调度前17Δt，调度后是14Δt。

该题目是既有正常定向途径，又有寄存器文献定向途径。

3．若一种动态浮点乘法流水线（如下图所示），每个功能段时间均为∆t，其乘积可直接返回输入端或暂存于相应缓存器中。

请画出实现A⨯B⨯C⨯D时空图，并求出该流水线吞吐率TP、加速比SP和效率E。

动态流水线、流水线性能评价）

第一步计算A⨯B，C⨯D，设M=A⨯B，N=C⨯D

第二步计算A⨯B⨯C⨯D，即G=M⨯N

时空图：

空间

规格化

M

N

G

尾数乘

阶乘

输入

A,B

C,D

M,N

时间

输出

吞吐率TP、加速比SP和效率E

TP=n/TK=3/7∆t≈0.43/∆t

SP=9/7≈1.29

E=（3⨯3∆t）/（3⨯7∆t）≈42.9%

4．假设一条指令取指过程分为：

取指令、分析和执行3段，每一段时间分别为∆t、2∆t、3∆t。

在下列各种状况下，分别计算持续执行n条指令所需时间。

（1）顺序执行方式；

（2）取指令、分析和执行重叠。

流水线，流水线性能评价）

（1）顺序执行方式

执行n条指令时间：

（2）取指令、分析和执行重叠

5．带双输入端加、乘双功能静态流水线有1、2、3、4四个功能部件，延时分别为△t，△t，

2△t，△t，“加”由1→2→4构成，“乘”由1→3→4构成，输出可直接返回输入或锁存，现执行

（1）画出此流水线时空图，标出流水线输入端数据变化状况。

（2）计算运算全shi部完毕所需时间及在此期间流水线效率。

（3）将瓶颈子部件再细分，画出解此题时空图。

（4）求出按（3）解此题所需时间及在此期间流水线效率。

多功能流水线、静态流水线、流水线性能评价）

（1）流水线时空图如下图：

（2）所有完时间是23t。

效率

（3）流水线时空图如下所示。

（4）所需时间为20t。

6．有一条静态多功能流水线由5段构成，加法用1、3、4、5段，乘法用1、2、5段，第3段时间为2△t，别的各段时间均