计算机标准体系结构各章简答题及答案.doc

第一章 计算机体系结构基础概念
1. 什么是计算机系统多级层次结构？
2. 硬件和软件在什么意义上是等效？在什么意义上是不等效？
3. 经典计算机系统结构实质是什么？
4. 语言实现两种基础技术是什么？
5. 对于通用寄存器型机器来说，机器语言程序设计者所看到计算机属性关键有哪些？
6. 什么是软件兼容？软件兼容有多个？其中哪一个是软件兼容根本特征？
7. 什么是系列机？它出现很好地处理了什么矛盾？
8. 对计算机发展很关键实现技术有哪些？
9. 实现软件移植关键路径有哪些？
10. 试以系列机为例，说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间关系。
11. 存放程序计算机在系统结构上关键特点是什么？
12. 从系统结构发展情况看，新型系统结构设计关键从哪两方面着手？
13. 软件技术两个最关键发展趋势是什么？
14. 计算机系统设计人员技术挑战关键来自哪多个方面？
15. 一个计算机系统结构生命周期是怎样？
16. 商品标价（价格）由哪些原因组成？
17. 对计算机系统成本产生影响关键原因有哪些？
18. 用户CPU时间由哪三个原因决定？
19. 现在常见测试程序分为哪五类？
20. 什么叫测试程序组件？在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是哪个？
21. SPEC测试程序组件中包含哪多个测试程序组件？
22. 测试基于Microsoft企业Windows系列操作系统平台最常见测试组件有哪些？
23. 常见专门性能指标测试程序有哪些？
24. 计算机系统结构设计和分析中最常常使用三条基础标准是什么？
25. 依据Amdahl定律，系统加速比由哪两个原因决定？
26. 从实施程序角度看，并行性等级从低到高可分为哪几级？
27. 从处理数据角度，并行性等级从低到高能够分为哪几级？
28. 计算机系统中提升并行性技术路径有哪三种？
29. 多机系统耦合度能够分为哪几类？
30. 单机系统和多机系统中，全部是按哪三种技术路径分别发展为哪三类多处理机？
31. 三种类型多处理机（同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统）关键区分是什么？

1. 什么是计算机系统多级层次结构？ 
从计算机语言角度，把计算机系统按功效划分成以下多级层次结构：

2. 硬件和软件在什么意义上是等效？在什么意义上是不等效？ 
硬件和软件在功效实现上是等效，即一个功效能够由软件实现，也能够由硬件实现。在实现性能上是不等效。软件实现优点是设计轻易、改善简单；硬件实现优点是速度快。
3. 经典计算机系统结构实质是什么？  
计算机系统中软硬件界面确实定，其界面之上是软件功效，界面之下是硬件和固件功效。
4. 语言实现两种基础技术是什么？ 
翻译和解释是语言实现两种基础技术。它们全部是以实施一串Ｎ级指令来实现N+1级指令，但二者存在着差异：翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去实施新产生N级程序，在实施过程中N+1级程序不再被访问。而解释技术是每当一条N+1级指令被译码后，就直接去实施一串等效N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，依此反复进行。在这个过程中不产生翻译出来程序，所以解释过程是边变换边实施过程。

5. 对于通用寄存器型机器来说，机器语言程序设计者所看到计算机属性关键有哪些？ 
(1) 数据表示
(2) 寻址规则
(3) 寄存器定义
(4) 指令集
(5) 中止系统
(6) 机器工作状态定义和切换
(7) 存放系统
(8) 信息保护
(9) I/O结构
6. 什么是软件兼容？软件兼容有多个？其中哪一个是软件兼容根本特征？ 
同一个软件能够不加修改地运行于系统结构相同各档机器上，而且它们所取得结果一样，差异只在于运行时间不一样。
软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容是软件兼容根本特征。

7. 什么是系列机？它出现很好地处理了什么矛盾？ 
系列机是指在一个厂家内生产含有相同系统结构，但含有不一样组成和实现一系列不一样型号机器。它出现很好地处理了软件要求环境稳定和硬件、器件技术快速发展之间矛盾。
8. 对计算机发展很关键实现技术有哪些？ 
（1） 逻辑电路；
（2） 半导体DRAM(动态随机访问存放器) ；
（3） 磁盘；
（4） 网络。
9. 实现软件移植关键路径有哪些？ 
(1) 采取系列机方法
(2) 采取模拟和仿真方法
(3) 采取统一高级语言

10. 试以系列机为例，说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间关系。 
计算机组成是计算机系统结构逻辑实现；计算机实现是计算机组成物理实现。
一个系统结构能够有多个组成；一个组成能够有多个实现。同一系列机中多种型号机器含有相同系统结构，但采取不一样组成和实现技术，所以含有不一样性能和价格。
11. 存放程序计算机在系统结构上关键特点是什么？ 
（1）机器以运算器为中心。
（2）采取存放程序原理。程序和数据放在同一存放器中，而且没有对二者加以区分。
（3）存放器是按地址访问、线性编址空间。
（4）控制流由指令流产生。
（5）指令由操作码和地址码组成。操作码指明本指令操作类型，地址码指明操作数和操作结果地址。
（6）数据以二进制编码表示，采取二进制运算。

12. 从系统结构发展情况看，新型系统结构设计关键从哪两方面着手？ 
新型系统结构设计关键从以下两方面着手：
首先是合理地增加计算机系统中硬件功效百分比，使系统结构对操作系统、高级语言甚至应用软件提供更多愈加好支持；
其次则是经过多个路径提升计算机系统结构中并行性等级，使得通常能并行计算和处理问题全部能并行计算和处理，使这种系统结构和组成对算法提供更多愈加好支持。
13. 软件技术两个最关键发展趋势是什么？ 
(1) 程序及数据所使用存放器容量不停增大；
(2) 高级语言使用越来越广泛，在很多应用领域替换了汇编语言。
14. 计算机系统设计人员技术挑战关键来自哪多个方面？ 
计算机系统设计人员技术挑战关键来自系统结构、设计工具、制造工艺、软件、应用和经济等多个方面。

15. 一个计算机系统结构生命周期是怎样？ 
计算机生命周期和系统中各个部分发展亲密相关。一个新系统结构诞生，往往以硬件为标志，它发展和成熟，是以配套系统软件和应用为标志。一个计算机系统结构，从产生到消亡，大致需要15 ～20年时间。
16. 商品标价（价格）由哪些原因组成？ 
商品标价组成原因：原料成本、直接成本、毛利和折扣。
17. 对计算机系统成本产生影响关键原因有哪些？ 
对计算机系统成本产生影响关键原因有时间、产量、商品化等原因。对成本产生最直接影响是时间；产量是决定产品成本第二个关键原因。
18. 用户CPU时间由哪三个原因决定？ 
用户CPU时间 = CPI × IC / 时钟频率
其中：CPI：指令时钟数
IC：程序实施过程中所处理指令数

19. 现在常见测试程序分为哪五类？ 
（1）实际应用程序；
（2）修正（或脚本化）应用程序；
（3）关键测试程序；
（4）小测试程序；
（5）合成测试程序。
20. 什么叫测试程序组件？在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是哪个？ 
选择一组各个方面有代表性测试程序，组成一个通用测试程序集合。这种测试程序集合称为测试程序组件。
在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是基于UNIXSPEC，其关键版本包含SPEC89、SPEC92、SPEC95和SPEC等。

21. SPEC测试程序组件中包含哪多个测试程序组件？ 
SPEC CPU：测试CPU；
SPECviewperf：用于测试图形系统支持OpenGL库性能；
SPECapc：测试图形密集型应用性能；
SPECSFS：基于NFS文件系统文件服务器测试程序；
SPECWeb：Web服务器测试程序。
22. 测试基于Microsoft企业Windows系列操作系统平台最常见测试组件有哪些？ 
PCMark04包含中央处理器测试组、内存测试组、图形芯片测试组、硬盘测试组等。
Business Winstone 关键用于测试计算机系统商业应用综合性能。
Multimedia Content Creation Winstone 关键用于测试计算机系统多媒体应用综合性能。
SiSoft Sandra Pro 是一套功效强大系统分析评选工具，拥有超出30种以上分析和测试模组，关键包含有CPU、存放器、I/O接口、I/O设备、主板等。

23. 常见专门性能指标测试程序有哪些？ 
3DMark03关键测试显卡性能和DirectX性能。
Prime95是用来估量分布式计算程序通信情况，可使计算机高负荷运转，所以也用来测试计算机稳定性。
SuperPi/SuperE是计算圆周率π/自然指数e软件，通常见来测试CPU稳定性。
24. 计算机系统结构设计和分析中最常常使用三条基础标准是什么？  
（1）大约率事件优先标准。对于大约率事件(最常见事件)，给予它优先处理权和资源使用权，以取得全局最优结果。
（2）Amdahl定律 。加紧某部件实施速度所取得系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占关键性。
（3）程序局部性原理。程序在实施时所访问地址分布不是随机，而是相对地簇聚。
25. 依据Amdahl定律，系统加速比由哪两个原因决定？ 
系统加速比依靠于两个原因：
（1）可改善百分比：可改善部分在原系统计算时间中所占百分比。
（2）部件加速比：可改善部分改善以后性能提升。

26. 从实施程序角度看，并行性等级从低到高可分为哪几级？ 
从实施程序角度看，并行性等级从低到高可分为：
（1）指令内部并行：指令内部微操作之间并行。
（2）指令级并行：并行实施两条或多条指令。
（3）任务级或过程级并行：并行实施两个或多个过程或任务(程序段)。
（4）作业或程序级并行：在多个作业或程序间并行。
27. 从处理数据角度，并行性等级从低到高能够分为哪几级？ 
从处理数据角度，并行性等级从低到高能够分为：
（1）字串位串：同时只对一个字一位进行处理。
（2）字串位并：同时对一个字全部位进行处理。
（3）字并位串：同时对很多字同一位（称位片）进行处理。
（4）全并行：同时对很多字全部或部分位进行处理。

28. 计算机系统中提升并行性技术路径有哪三种？ 
（1）时间重合：多个处理过程在时间上相互错开，轮番重合地使用同一套硬件设备各个部分，以加紧硬件周转而赢得速度。
（2）资源反复：经过反复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提升计算机系统性能。
（3）资源共享：是一个软件方法，它使多个任务按一定时间次序轮番使用同一套硬件设备。
29. 多机系统耦合度能够分为哪几类？ 
（1）最低耦合：除经过某种中间存放介质之外，各计算机之间没有物理连接，也无共享联机硬件资源。
（2）松散耦合：经过通道或通信线路实现计算机间互连，共享一些外围设备，机间相互作用是在文件或数据集一级进行。
（3）紧密耦合：机间物理连接频带较高，往往经过总线或高速开关实现互连，能够共享主存。

30. 单机系统和多机系统中，全部是按哪三种技术路径分别发展为哪三类多处理机？ 
单机系统和多机系统中，全部是按时间重合、资源反复和资源共享三种技术路径，分别发展为同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统。
31. 三种类型多处理机（同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统）关键区分是什么？ 
关键区分：

第二章 计算机指令集结构设计
1. 通常可按哪五个原因对计算机指令集结构进行分类？
2. 在对计算机指令集结构进行分类五个原因中，哪一个是多种指令集结构之间最关键区分？
3. 依据CPU内部存放单元类型，可将指令集结构分为哪几类？
4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？
5. 现代大多数机器均采取通用寄存器型指令集结构，为何？
6. 通用寄存器型指令集结构可细分为哪三类？
7. 三种通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？
8. 从目前计算机技术见解来看，CISC结构有什么缺点？
9. 增强CISC机器指令功效关键从哪几方面着手？
10. RISC设计标准是什么？
11. RISC和CISC处理机指令系统结构在指令格式、寻址方法和每条指令周期数（CPI）三方面有哪些区分？
12. 计算机指令集结构设计所包含内容有哪些？
13. 指令中有哪两种表示操作数类型方法？
14．指令中表示寻址方法关键方法有哪些？
15. 指令集格式设计中选择表示寻址方法方法依据是什么？
16. 指令集结构中采取多个寻址方法有何优缺点？
17. 在控制指令中使用PC相对寻址方法有什么优点？
18. 在指令集格式设计时，通常可选择哪多个指令格式？
19. DLX中有哪些寄存器？
20. DLX有哪多个数据类型？
21. DLX采取哪多个寻址方法？

1. 通常可按哪五个原因对计算机指令集结构进行分类？
(1) 在CPU中操作数存放方法；
(2) 指令中显式表示操作数个数；
(3) 操作数寻址方法；
(4) 指令集所提供操作类型；
(5) 操作数类型和大小。
2. 在对计算机指令集结构进行分类五个原因中，哪一个是多种指令集结构之间最关键区分？
CPU中操作数存放方法，即在CPU中用来存放操作数存放单元类型，是多种指令集结构之间最关键区分。

3. 依据CPU内部存放单元类型，可将指令集结构分为哪几类？
堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构
4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？

5. 现代大多数机器均采取通用寄存器型指令集结构，为何？
关键有两个方面原因，一是寄存器和CPU内部其它存放单元一样，要比存放器快；其次是对编译器而言，能够愈加轻易、有效地分配和使用寄存器。
6. 通用寄存器型指令集结构可细分为哪三类？
寄存器－寄存器型
寄存器－存放器型
存放器－存放器型

7. 三种通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？

8. 从目前计算机技术见解来看，CISC结构有什么缺点？
（1）CISC结构指令系统中，多种指令使用频率相差悬殊。
（2）CISC结构指令系统复杂性带来了计算机系统结构复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还轻易造成设计错误。
（3）CISC结构指令系统复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。
（4）CISC结构指令系统中，很多复杂指令需要很复杂操作，所以运行速度慢。
（5）在CISC结构指令系统中，因为各条指令功效不均衡性，不利于采取优异计算机系统结构技术来提升系统性能。
9. 增强CISC机器指令功效关键从哪几方面着手？
(1) 面向目标程序增强指令功效；
(2) 面向高级语言和编译程序改善指令系统；
(3) 面向操作系统优化实现改善指令系统。

10. RISC设计标准是什么？
（1）选择使用频率最高指令，并补充部分最有用指令；
（2）每条指令功效应尽可能简单，并在一个机器周期内完成；
（3）全部指令长度均相同；
（4）只有Load和Store操作指令才访问存放器，其它指令操作均在寄存器之间进行；
（5）以简单有效方法支持高级语言。
11. RISC和CISC处理机指令系统结构在指令格式、寻址方法和每条指令周期数（CPI）三方面有哪些区分？
比较内容
CISC
RISC
指令格式
变长编码
定长编码
寻址方法
多种全部有
只有 load/store 指令能够访存
CPI
远远大于 1
为 1

12. 计算机指令集结构设计所包含内容有哪些？
(1) 指令集功效设计：关键有RISC和CISC两种技术发展方向
(2) 寻址方法设计
(3) 操作数表示和操作数类型
(4) 寻址方法表示：能够将寻址方法编码于操作码中，也能够将寻址方法作为一个单独域来表示。
(5) 指令集格式设计：有变长编码格式、固定长度编码格式和混合型编码格式三种。
13. 指令中有哪两种表示操作数类型方法？
（1）操作数类型由操作码编码指定，这是最常见一个方法；
（2）数据能够附上由硬件解释标识，由这些标识指定操作数类型，从而选择合适运算。

14．指令中表示寻址方法关键方法有哪些？
表示寻址方法有两种常见方法：
（1）将寻址方法编于操作码中，操作码在描述指令功效同时也描述了对应寻址方法。这种方法译码快，但操作码和寻址方法结合不仅增加了指令条数，造成了指令多样性，而且增加了CPU对指令译码难度。
（2）为每个操作数设置一个地址描述符，由该地址描述符表示对应操作数寻址方法。这种方法译码较慢，但操作码和寻址独立，易于指令扩展。

15. 指令集格式设计中选择表示寻址方法方法依据是什么？
关键由指令集结构所采取寻址方法种类及其适用范围，和操作码和寻址方法之间独立程度来决定。
假如一些指令集结构指令有1～5个操作数，每个操作数有10种寻址方法，对于这种大规模操作数和寻址方法组合，通常采取增设地址描述符方法来描述寻址方法。
对诸如Load/Store类型指令集结构指令，因为只有1～3个操作数，而且只有有限多个寻址方法。通常将寻址方法编码于操作码中。

16. 指令集结构中采取多个寻址方法有何优缺点？
在指令集结构中采取多个寻址方法能够显著地降低程序指令条数；但同时也可能增加实现复杂度和使用这些寻址方法指令实施时钟周期数（CPI）。
17. 在控制指令中使用PC相对寻址方法有什么优点？
(1) 有效地缩短指令中表示目标地址字段长度；
(2) 使得代码在实施时和它被载入位置无关。
18. 在指令集格式设计时，通常可选择哪多个指令格式？  
(1) 变长编码格式。这种编码方法能够有效降低程序目标代码大小。
(2) 固定长度编码格式。这种编码方法能够降低译码复杂度，提升译码性能。
(3) 混合型编码格式。兼顾降低目标代码长度和降低译码复杂度。

19. DLX中有哪些寄存器？
（1）32个通用寄存器；
（2）32个浮点寄存器；
（3）部分尤其寄存器。
20. DLX有哪多个数据类型？
多个长度整型数据和浮点数据。
（1）整型数据：8位、16位和32位多个长度。
（2）浮点数据：32位单精度浮点数和64位双精度浮点数。
21. DLX采取哪多个寻址方法？
寄存器寻址、立即值寻址、偏移寻址和寄存器间接寻址
第三章 流水线技术
1. 流水技术有哪些特点？
2. 根据流水线所完成功效来分，流水线可分为哪两类？
3. 根据同一时间内各段之间连接方法来分，流水线可分为哪两类？
4. 根据流水等级来分，流水线可分为哪三类？
5. 根据数据表示来分，流水线可分为哪两类？
6. 根据流水线中是否有反馈回路来分，流水线可分为哪两类？
7. 一条DLX指令实施需要多个时钟周期？它们分别是什么？
8. DLX流水线寄存器作用是什么？
9. 消除流水线瓶颈段有哪些方法？
10. 评价流水线性能指标是什么？
11. 流水线中有哪三种相关？各是什么原因造成？
12. 处理流水线结构相关方法有哪些？
13. 为何流水线设计者有时会许可结构相关存在？
14. 定向技术关键思想是什么？
15. DLX流水线中全部数据相关全部能够经过定向技术消除，而不需要暂停吗？试举例说明。
16．依据指令对寄存器读写次序，可将数据相关分为哪三种类型？
17．处理流水线数据相关方法有哪些？
18. 降低流水线处理分支指令时暂停时钟周期数有哪两种路径？
19. 在DLX基础流水线中可采取哪些静态方法降低分支损失？
20．从编译技术角度，降低流水线分支损失方法有哪些？
21. 估计分支失败方法关键思想是什么？
22. “延迟分支”方法关键思想是什么？
23．为了在分支延迟槽中填入有效指令，通常采取哪三种方法？
24. 调度分支延迟指令三种常见方法特点和不足是什么？
25．有哪多个向量处理方法？它们对向量处理机结构要求有何不一样？
26．什么是向量链接技术？
27. 衡量向量处理机性能关键参数有哪些？

1. 流水技术有哪些特点？
（1）流水过程由多个相联络子过程组成，每个过程称为流水线“级”或“段”；
（2）每个子过程由专用功效段实现；
（3）各个功效段所需时间应尽可能相等；
（4）流水线需要有“经过时间”，在此以后流水过程才进入稳定工作状态，每一个时钟周期(拍)流出一个结果；
（5）流水技术适合于大量反复时序过程，只有在输入端能连续地提供任务，流水线效率才能充足发挥。
2. 根据流水线所完成功效来分，流水线可分为哪两类？
（1）单功效流水线：只能完成一个固定功效流水线。
（2）多功效流水线：流水线各段能够进行不一样连接，从而使流水线在不一样时间，或在同一时间完成不一样功效。

3. 根据同一时间内各段之间连接方法来分，流水线可分为哪两类？
（1）静态流水线：在同一时间内，流水线各段只能按同一个功效连接方法工作。
（2）动态流水线：在同一时间内，当一些段正在实现某种运算时，另部分段却在实现另一个运算。
4. 根据流水等级来分，流水线可分为哪三类？
（1）部件级流水线（运算操作流水线）：把处理机算术逻辑部件分段，方便为多种数据类型进行流水操作。
（2）处理机级流水线（指令流水线）：把解释指令过程根据流水方法处理。
（3）处理机间流水线（宏流水线）：由两个以上处理机串行地对同一数据流进行处理，每个处理机完成一项任务。

5. 根据数据表示来分，流水线可分为哪两类？
（1）标量流水处理机：处理机不含有向量数据表示，仅对标量数据进行流水处理。
（2）向量流水处理机：处理机含有向量数据表示，并经过向量指令对向量各元素进行处理。
6. 根据流水线中是否有反馈回路来分，流水线可分为哪两类？
（1）线性流水线：流水线各段串行连接，没有反馈回路。
（2）非线性流水线：流水线中除有串行连接通路处，还有反馈回路。
7. 一条DLX指令实施需要多个时钟周期？它们分别是什么？
一条DLX指令实施需要5个时钟周期。它们分别是：取指令周期（IF）、指令译码/读寄存器周期（ID）、实施/有效地址计算周期（EX）、存放器/分之完成周期（MEM）、写回周期（WB）。

8. DLX流水线寄存器作用是什么？
把数据和控制信息从一个流水段传送到下一个流水段。
9. 消除流水线瓶颈段有哪些方法？
(1) 细分瓶颈段；
(2) 反复设置瓶颈段。
10. 评价流水线性能指标是什么？
(1) 吞吐率：指在单位时间内流水线所完成任务数或输出结果数量。
(2) 流水线加速比：指m段流水线速度和等功效非流水线速度之比。
(3) 效率：指流水线设备利用率。

11. 流水线中有哪三种相关？各是什么原因造成？
（1）结构相关：当硬件资源满足不了指令重合实施要求,而发生资源冲突时,就发生了结构相关。
（2）数据相关：当一条指令需要用到前面指令实施结果，而这些指令均在流水线中重合实施时，就可能引发数据相关。
（3）控制相关：当流水线碰到分支指令和其它能够改变PC值指令时，就会发生控制相关。
12. 处理流水线结构相关方法有哪些？
（1）流水化功效单元；（2）资源反复；（3）暂停流水线。
13. 为何流水线设计者有时会许可结构相关存在？
关键有两个原因：一是为了降低硬件开销，二是为了降低功效单元延迟。

14. 定向技术关键思想是什么？
在发生数据相关时，后面指令并不是立即就要用到前一条指令计算结果。假如能够将计算结果从其产生地方直接送到需要它地方，就能够避免暂停。当定向硬件检测到前面某条指令结果寄存器就是目前指令源寄存器时，控制逻辑会将前面那条指令结果直接从其产生地方定向到目前指令所需位置。
15. DLX流水线中全部数据相关全部能够经过定向技术消除，而不需要暂停吗？试举例说明。
DLX流水线中有需要暂停数据相关。
例：在下列指令序列中，需要在LW指令以后插入一个暂停周期，然后再用定向技术消除相关。
LW R1 ， 0（R2）
SUB R4 ， R1 ，R5
AND R6 ， R1 ，R7
16．依据指令对寄存器读写次序，可将数据相关分为哪三种类型？
（1）写后读相关
（2）写后写相关
（3）读后写相关

17．处理流水线数据相关方法有哪些？
（1）定向技术：在某条指令产生一个结果之前，其它指令并不真正需要该计算结果，假如将该计结果从其产生地方直接送到其它指令需要它地方，就能够避免暂停。
（2）暂停技术：设置一个“流水线互锁”功效部件，一旦流水线互锁检测到数据相关，流水线暂停实施发生数据相关指令后续全部指令。直到该数据相关处理为止。
（3）采取编译器调度。
（4）重新组织代码次序。
18. 降低流水线处理分支指令时暂停时钟周期数有哪两种路径？
(1) 在流水线中尽早判定出分支转移是否成功；
(2) 尽早计算出分支转移成功时PC值（即分支目标地址）。

19. 在DLX基础流水线中可采取哪些静态方法降低分支损失？
(1) 修改硬件：在ID段增加一个加法器，将计算分支目标地址操作移到ID段完成。
(2) 估计分支失败方法
(3) 延迟分支方法
20．从编译技术角度，降低流水线分支损失方法有哪些？
(1) 冻结或排空流水线方法；
(2) 估计分支失败方法；
(3) 估计分支成功方法；
(4) 延迟分支方法。

21. 估计分支失败方法关键思想是什么？
当流水线译码到一条分支指令时，流水线继续取指令，并许可该分支指令后指令继续在流水线中流动。当流水线确定分支转移成功是否和分支目标地址以后，假如分支转移成功，流水线必需将在分支指令以后取出全部指令转化为空操作，并在分支目标地址处重新取出有效指令；假如分支转移失败，那么能够将分支指令看作是一条一般指令，流水线正常流动，无需将在分支指令以后取出全部指令转化为空操作。
22. “延迟分支”方法关键思想是什么？
其关键思想是从逻辑上“延长”分支指令实施时间。设延迟长度为n分支指令后面有n个分支延迟槽，选择n条有效和有用指令放入分支延迟槽中，不管分支成功是否，流水线全部会实施这些指令。处于分支延迟槽中指令“掩盖”了流水线原来所必需插入暂停周期。
23．为了在分支延迟槽中填入有效指令，通常采取哪三种方法？
以前调度、从目标处调度、从失败处调度

24. 调度分支延迟指令三种常见方法特点和不足是什么？

25．有哪多个向量处理方法？它们对向量处理机结构要求有何不一样？
(1) 水平处理方法：不适合对向量进行流水处理。
(2) 垂直处理方法：适合对向量进行流水处理，向量运算指令源/目向量全部放在存放器内，使得流水线运算部件输入、输出端直接和存放器相联，组成M-M型运算流水线。
(3) 分组处理方法：适合流水处理。可设长度为n向量寄存器，使每组向量运算源/目向量全部在向量寄存器中，流水线运算部件输入、输出端和向量寄存器相联，组成R-R型运算流水线。

26．什么是向量链接技术？
当两条向量指令出现“写后读”相关时，若它们不存在功效部件冲突和向量寄存器(源或目标)冲突，就有可能把它们所用功效部件头尾相接，形成一个链接流水线，进行流水处理。
27. 衡量向量处理机性能关键参数有哪些？
(1) 向量指令处理时间
(2) 峰值性能：向量长度为无穷大时，向量处理机最高性能。
(3) 半性能向量长度：向量处理机性能为其峰值性能二分之一时所需向量长度。
(4) 向量长度临界值：对同一段程序代码而言，向量方法处理速度优于标量串行方法处理速度时所需最小向量长度。
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第五章 存放层次
1. 单级存放器关键矛盾是什么？通常采取什么方法来处理？
2. 评价存放层次关键参数有哪些？
3. “Cache—主存”和“主存—辅存”层次关键区分是什么？
4. 在存放层次中应处理哪四个问题？
5. 地址映象方法有哪多个？它们各有什么优缺点？
6. 组相联Cache比相同容量直接映象Cache失效率低。由此是否能够得出结论：采
7. Cache中，有哪两种实现并行查找方法？
8. 替换算法有哪多个？它们各有什么优缺点？
9. 写策略关键有哪两种？它们各有什么优点？
10. 在写回法中，可采取什么方法降低在替换时块写回？
11. 当发生Cache写失效时，是否调入对应块，有哪两种选择？
12. 根据Cache产生失效原因不一样，能够把失效分为哪三类？
13. 3C失效和Cache相联度、容量有什么样关系？
14. 增加Cache块大小一定会降低失效率吗？
15．伪相联基础思想是什么？
16．伪相联优点是什么？
17. 降低Cache失效率有哪些方法？
18. 降低Cache失效开销有哪些方法？。
19. 子块放置技术基础思想是什么？
20. 请求字处理技术有哪两种具体实现方法？
21. 采取二级Cache基础思想是什么？
22. 采取容量小且结构简单Cache有什么好处？
23. “虚拟索引＋物理标识” Cache基础思想是什么？

1. 单级存放器关键矛盾是什么？通常采取什么方法来处理？
关键矛盾：
(1) 速度越快，每位价格就越高；
(2) 容量越大，每位价格就越低；
(3) 容量越大，速度越慢。
采取多级存放层次方法来处理。
2. 评价存放层次关键参数有哪些？
存放层次平均每位价格、命中率或失效率、平均访问时间

3. “Cache—主存”和“主存—辅存”层次关键区分是什么？

4. 在存放层次中应处理哪四个问题？
（1）映象规则：当把一个块调入高一层存放器时，能够放到哪些位置上?
（2）查找算法：当所要访问块在高一层存放器中时，怎样找到该块?
（3）替换算法：当发生失效时，应替换哪一块?
（4）写策略：当进行写访问时，应进行哪些操作？

5. 地址映象方法有哪多个？它们各有什么优缺点？
（1）全相联映象。实现查找机制复杂，代价高，速度慢。Cache空间利用率较高，块冲突概率较低，所以Cache失效率也低。
（2）直接映象。实现查找机制简单，速度快。Cache空间利用率较低，块冲突概率较高，所以Cache失效率也高。
（3）组相联映象。组相联是直接映象和全相联一个折衷。
6. 组相联Cache比相同容量直接映象Cache失效率低。由此是否能够得出结论：采取组相联Cache一定能带来性能上提升？为何？
不一定。因为组相联命中率提升是以增加命中时间为代价，组相联需要增加多路选择开关。

7. Cache中，有哪两种实现并行查找方法？
（1）用相联存放器实现；
（2）用单体多字存放器和比较器来实现。
8. 替换算法有哪多个？它们各有什么优缺点？
（1）随机法。简单、易于用硬件实现，但这种方法没有考虑Cache块过去被使用情况，反应不了程序局部性，所以其失效率比LRU高。
（2）优异先出法。轻易实现。它即使利用了同一组中各块进入Cache次序这一“历史”信息，但还是不能正确地反应程序局部性。
（3）最近最少使使用方法LRU。 失效率最低。不过LRU比较复杂，硬件实现比较困难。
9. 写策略关键有哪两种？它们各有什么优点？
(1) 写直达法。 易于实现，而且下一级存放器中数据总是最新。
(2) 写回法。速度快，写操作能以Cache存放器速度进行。而且对于同一单元多个写最终只需一次写回下一级存放器，有些“写”只抵达Cache，不抵达主存，所以所使用存放器频带较低。

10. 在写回法中，可采取什么方法降低在替换时块写回？
常采取“污染位”标志。即为Cache中每一块设置一个“污染位”（设在和该块对应目录表项中），用于指出该块是“脏”（被修改过）还是洁净（没被修改过）。替换时，若被替换块是洁净，则无须写回下一级存放器，因为这时下一级存放器中对应块内容和Cache中一致。
11. 当发生Cache写失效时，是否调入对应块，有哪两种选择？
按写分配法：写失效时，先把所写单元所在块调入Cache，然后再进行写入。这种方法也称为写时取方法。
不按写分配法：写失效时，直接写入下一级存放器而不将对应块调入Cache。这种方法也称为绕写法。
12. 根据Cache产生失效原因不一样，能够把失效分为哪三类？
强制性失效、容量失效、冲突失效

13. 3C失效和Cache相联度、容量有什么样关系？
⑴ 相联度越高，冲突失效就越少；
⑵ 强制性失效和容量失效不受相联度影响；
⑶ 强制性失效不受Cache容量影响，但容量失效却伴随容量增加而降低；
⑷ 2:1Cache经验规则：大小为N直接映象Cache失效率约等于大小为N/2两路组相联Cache失效率。
14. 增加Cache块大小一定会降低失效率吗？
不一定。
对于给定Cache容量，当块大小增加时，失效率开始是下降，以后反而上升了。关键因为增加块大小会产生双重作用。首先它降低了强制性失效；其次，可能会增加冲突失效。

15．伪相联基础思想是什么？
采取这种方法时，在命中情况下，访问Cache过程和直接映象Cache中情况相同；而发生失效时，在访问下一级存放器之前，会先检验Cache另一个位置（块），看是否匹配。确定这个另一块一个简单方法是将索引字段最高位取反，然后根据新索引去寻求伪相联组中对应块。假如这一块标识匹配，则称发生了伪命中。不然，就只好访问下一级存放器。
16．伪相联优点是什么？
伪相联既能取得多路组相联Cache低失效率又能保持直接映象Cache命中速度。
17. 降低Cache失效率有哪些方法？
增加Cache块大小、提升相联度、Victim Cache、伪相联Cache、硬件预取技术、由编译器控制预取、编译器优化

18. 降低Cache失效开销有哪些方法？
(1) 让读失效优先于写；
(2) 子块放置技术；
(3)请求字处理技术；
(4) 非阻塞Cache或非锁定Cache技术；
(5) 采取二级Cache。
19. 子块放置技术基础思想是什么？
把一个Cache块划分为若干个小块，称之为子块。为每一个子块赋一位有效位，用于说明该子块中数据是否有效。访问Cache时，进行标识匹配比较，并检验该字所在子块有效位是否为“1”。失效时只需从下一级存放器调入一个子块。这么，一个Cache中就有可能有子块有效，有子块无效。

20. 请求字处理技术有哪两种具体实现方法？
⑴ 尽早重开启： 在请求字没有抵达时，CPU处于等候状态。一旦请求字抵达，就立即发送给CPU，让等候CPU尽早重开启，继续实施
⑵ 请求字优先： 调块时，首先向存放器请求CPU所要请求字。请求字一旦抵达，就立即送往CPU，让CPU继续实施，同时从存放器调入该块其它部分。请求字优先也称为回绕读取或关键字优先。
21. 采取二级Cache基础思想是什么？
经过在原有Cache和存放器之间增加另一级Cache，组成两级Cache。把第一级Cache做得足够小，使其速度和快速CPU时钟周期相匹配，而把第二级Cache做得足够大，使它能捕捉更多原来需要到主存去访问，从而降低实际失效开销。

22. 采取容量