▆▆■■■■■■■■■■■■▆《計算機體系結構》試卷共2頁（第2頁）其它各題須在答案區(qū)域內作答，超出黑色邊框區(qū)域的答案無效！▆▆《計算機體系結構》試卷共1頁（第3頁）各題均須在答案區(qū)域內作答，超出黑色邊框區(qū)域的答案無效！▆《計算機體系結構》期末考試A卷一、填空題（每空1分，共14分）1.當代計算機體系結構的概念包括指令集結構、計算機組成和計算機實現(xiàn)三個方面的內容。2.控制相關包括由條件分支指令、轉子程序指令、中斷等引起的相關。3.虛擬存儲器的三種管理方式是段式管理、頁式管理、和段頁式管理。Amdahl定律表明系統(tǒng)的加速比依賴于被加速部分在系統(tǒng)中所占比的比例和對加速部分在系統(tǒng)中所占的比例兩個因素。5.通?？赡艹霈F(xiàn)的流水線的相關性有資源相關，數(shù)據(jù)相關和控制相關。名詞解釋（每題2分，共16分）透明性：指在計算機技術中，把本來存在的事物或屬性，但從某種角度看又好像不存在的特性。兼容機：兼容機，就是由不同公司廠家生產的具有相同系統(tǒng)結構的計算機。簡單點說，就是非廠家原裝，而改由個體裝配而成的機器，其中的元件可以是同一廠家出品，但更多的是整合各家之長的計算機。程序定位：把一個程序交給處理機運行，必須首先把這個程序的指令和數(shù)據(jù)裝入到主存儲器中。一般情況下，程序所分配到的主存物理空間與程序本身的邏輯地址空間是不同的，把指令和數(shù)據(jù)中的邏輯地址(相對地址)轉變成主存物理地址(絕對地址)的過程稱為程序定位。失效率：是指工作到某一時刻尚未失效的產品，在該時刻后，單位時間內發(fā)生失效的概率。一般記為λ，它也是時間t的函數(shù)，故也記為λ(t)，稱為失效率函數(shù)，有時也稱為故障率函數(shù)或風險函數(shù)?？毂?為了提高地址轉換速度，縮短查表時間，采用一個小容量的、高速的相關存儲部件，用來存放當前最經常用到的那一部分頁表，采取按內容相聯(lián)方式進行訪問。這樣，查頁表的時間就相當于訪問小容量的相關存儲器的時間，從而大大地提高了速度，這個小容量相關存儲器稱為快表。多功能流水線：流水線的各段可以進行不同的連接，從而使流水線在不同的時間，或者在同一時間完成不同的功能。超標量計算機：是通過內置多條流水線來同時執(zhí)行多個處理器，其實質是以空間換取時間。相聯(lián)度：是指當一個數(shù)據(jù)塊從主存調入Cache時，Cache中可用于存放該數(shù)據(jù)塊的位置(稱為候選位置)的個數(shù)。三、簡答題(每題5分，共30分）若某機要求有：三地址指令4條，單地址指令192條，零地址指令16條。設指令字長為12位，每個地址碼長3位。問能否以擴展操作碼為其編碼？簡述RISC指令集結構的設計原則。答：risc指的是精簡指令集架構，相對于cisc復雜指令集架構而言的，其中我們熟知的intelcpu屬于cisc，嵌入式領域的cpu如mips、ram等屬于risc架構，有開發(fā)成本低，方便軟件設計。早期的risc升級困難，現(xiàn)在的技術，類似于FPGA器件，靈活性比較大。什么是存儲系統(tǒng)？答：存儲系統(tǒng)是兩個或兩個以上的速度、容量、價格不同的存儲器采用硬件，軟件或軟、硬件結合的辦法聯(lián)結成一個系統(tǒng)，使得整個系統(tǒng)看起來象一個存儲器，其速度接近其中最快的一個，容量接近其中最大的一個，價格接近其中最便宜的一個。地址映象方法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點？答：(1)全相聯(lián)映象實現(xiàn)查找的機制復雜，代價高，速度慢。Cache空間的利用率較高，塊沖突概率較低，因而Cache的失效率也低。(2)直接映象實現(xiàn)查找的機制簡單，速度快。Cache空間的利用率較低，塊沖突概率較高，因而Cache的失效率也高。(3)組相聯(lián)映象組相聯(lián)是直接映象和全相聯(lián)的一種折衷。按照流水線中是否有反饋回路來分，流水線可分為哪兩類？

答：線性流水線與非線性流水線簡述馮.諾依曼計算機的特征。答：一般認為其主要特征有以下幾點：機器以運算器為中心。除了完成運算以外，機器內部的數(shù)據(jù)傳輸都經過運算器。各部件的操作以及它們之間的協(xié)調由控制器集中控制。存儲器按一維線性編址，順序訪問存儲器地址單元，每個存儲單元的位數(shù)固定。程序存儲，指令和數(shù)據(jù)無區(qū)別存放在存儲器中，指令和數(shù)據(jù)一樣可以送到運算器中進行運算，指令與數(shù)據(jù)的區(qū)別主要在于地址區(qū)域不同。指令在存儲器中按其執(zhí)行順序存放，由一個順序控制器（亦稱程序計數(shù)器或指令計數(shù)器）指定即將被執(zhí)行的指令地址。每讀取一條指令后，計數(shù)器自動按順序遞增。指令由操作碼和地址碼組成，操作碼指明操作類型，地址碼指明操作數(shù)的地址和結果地址。(6)數(shù)據(jù)以二進制表示。四、問答與計算題（第1題10分，第2、3題每題15分共40分）1.某機主存容量為512KB，Cache的容量為32KB，每塊的大小為16個字（或字節(jié)）。劃出全相聯(lián)方式主、緩存的地址格式、目錄表格式及其容量。答：主存塊數(shù)：512K/16＝32K＝215；緩存塊數(shù)：32K/16＝2K＝211；塊內地址：16＝242.用一條4段浮點加法器流水線求8個浮點數(shù)的和:Z＝A＋B＋C＋D＋E＋F＋G＋H,求流水線的吞吐率、加速比和效率,其中△t1=△t2=△t3=△t4=△t。3.一個程序由五個虛頁組成，采用LFU替換算法，在程序執(zhí)行過程中依次訪問的地址流如下：4，5，3，2，5，1，3，2，3，5，1，3可能的最高頁命中率是多少？答：在分配的主存頁面數(shù)目大于等于5的情況下，這時除了第一次調入不命中，以后的訪問均命中，可以達到最高的頁面命中率：實