高级计算机系统结构期末考试复习总结.doc

《高级计算机系统结构期末考试复习总结.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第一章量化设计与分析基础1.计算机性能提升表现在哪些方面：半导体技术不断提高，如特征尺寸和时钟频率；计算机体系结构不断改进，如高级语言编译器、标准化的操作系统和指令更为简单的RISC体系结构。2.并行分类：1）应用程序的并行分类：数据级并行(DLP)：同时操作多数据任务级并行(TLP)：创建了一些能够独立处理但大量采用并行方式执行的工作任务2）硬件的体系结构：指令级并行(ILP)：在编译器帮助下。利用流水线的思想开发数据级并行，利用推理执行的思想以中等水平开发数据集并行。向量体系结构和图像处理单元(GPUs)：将单条指令并行应用于一个

2、数据集，来达到数据集并行线程级并行：在紧耦合硬件模型中开发数据集并行或任务及并行，这种模型允许在线程之间进行交互。请求级并行：在程序员或操作系统制定的大量去耦合任务之间开发并行3.Flynn’s分类是如何分类的？Flynn’s分类主要分为四类：1）单指令流、单数据流(SISD)：一条指令处理一个数据，可以利用指令级并行(ILP)2）单指令流、多数据流(SIMD)：将大量重复设置的处理单元按一定方式互连成阵列，在单一控制部件CU(ContrulUnit)控制下对各自所分配的不同数据并行执行同一指令规定的操作，主要应用于向量体系结构、多媒

3、体扩展指令和图像处理单元(Graphicsprocessorunits)3）多指令流、单数据流(MISD)：用多个指令作用于单个数据流，没有商业实现4）多指令流多数据流(MIMD)：每个处理器都提取自己的指令，对自己的数据进行操作，主要用于开发线程级并行TLP（紧耦合MIMD）和请求级并行RLP（松耦合MIMD）4.什么是“真正”的计算机体系结构？1）满足目标和功能需求的组成和硬件；2）限制条件下最大化性能：成本、功耗、可用性；3）包括指令集体系结构(ISA)，微体系结构，硬件1.计算题：可靠性的计算平均无故障时间：Meantimet

4、ofailure(MTTF)，MTTF是故障率的倒数。平均修复时间：Meantimetorepair(MTTR)平均故障间隔时间：Meantimebetweenfailures(MTBF)=MTTF+MTTR可用性：Availability=MTTF/MTBF例：设磁盘子系统的组件及MTTF如下：10个磁盘，1000000小时MTTF;1个ATA控制器，500000小时MTTF;1个电源，200000小时MTTF;1个风扇，200000小时MTTF;1根ATA电缆，1000000小时MTTF;采用简化假设，寿命符合指数分布，各故障相互

5、独立，试计算整个系统的MTTF.解答：系统故障率=10*1/1000000+1/500000+1/200000+1/200000+1/1000000=23000FIT(每10亿小时）MTTF=1/故障率=43500小时第二章存储器层次结构设计1.层次化存储寄存器→多级CACHE→内存→磁盘2.命中时间：命中时访问需要的时间，包括判断是否命中的时间；缺失代价：从内存中替代块的时间；3.块放置策略有全相联映射和组相联映射两种策略全相联映射：一个块可以放在CACHE中的任何位置；需要检索CACHE中的所有项：并行比较器组相联映射：每个块有n

6、个位置可放的cache称为n路组相联cache;存储器中的一个块对应到cache中唯一的组，但是可以放在组内的任意位置上4.1）命中方法的两种方式有写直达法和写回法写直达法：保持CACHE和主存的一致；写回法：修改过的块被替换时才写入主存；2）不命中（写缺失）的两种方式有写分配和写不分配写分配：分配CACHE中的块，并写入CACHE；写不分配：不分配，直接写主存。5.缺失率是什么？导致缺失的原因是什么？缺失率是指CACHE访问不命中的比率。导致缺失的原因有强制缺失、容量缺失和冲突缺失强制缺失：第一次访问相应cache块，cache中肯

7、定没有改cache块容量缺失：cache块被移除后又被访问冲突缺失:重复访问的多个地址映射在CACHE的同一位置6.性能的定量计算：程序执行时间=CPU执行程序的时间+等待存储访问的时间基于CPI的计算：存储器阻塞时钟周期=（存储器总访问次数/指令数）*缺失率*缺失代价平均访问时间（AMAT）=命中时间+缺失率*缺失代价举例1：假设指令cache的缺失率为2%，数据cache的缺失率为4%，处理器的CPI为2（没有存储器阻塞），且每次缺失的代价为100个时钟周期，那么配置一个从不发生缺失的理想的cache，处理器的速度快多少？假定全部

8、LOAD和STORE的频率为36%.解：指令缺失时钟周期：1*2%100=2.0I数据缺失：136%*4%*100=1.44I总存储器阻塞：2.0I+1.44I=3.44I总CPU：2+3.44=5.44配置理想cach