计算机系统结构(华中科技大学) 中国大学MOOC答案2024版100分完整版

6、 关于MIPS指令系统描述正确的是____。

A:属于CISC指令系统
B:操作码长度固定不变
C:操作数个数固定不变
D:寻址方式固定不变
答案: 操作码长度固定不变

7、 采用直接寻址，操作数在_____。

A:硬盘
B:寄存器
C:主存
D:堆栈
答案: 主存

8、 下列MIPS指令中属于R型指令的是_____。

A:LOAD指令
B:JNE指令
C:ADD指令
D:无条件跳转指令 J
答案: ADD指令

9、 设计指令格式时应考虑的因素包括__。

A:操作的类型数量
B:操作数的个数
C:操作数的类型
D:寻址方式
答案: 操作的类型数量;
操作数的个数;
操作数的类型;
寻址方式

10、 以下关于RISC的描述正确的有_。

A: 只选用简单的使用频率高的指令，所以采用RISC的CPU性能较差，不能实现复杂功能
B:指令长度固定，指令格式与寻址方式少
C:指令执行的CPI较小
D:通常采用硬布线逻辑实现以提高指令执行速度
答案: 指令长度固定，指令格式与寻址方式少;
指令执行的CPI较小;
通常采用硬布线逻辑实现以提高指令执行速度

11、 以下属于RISC指令系统的有：_。

A:ARM 
B:MIPS
C:X86
D:PowerPC
答案: ARM ;
MIPS;
PowerPC

12、 RISC执行程序的速度比CISC要快的原因有_。

A:RISC指令系统中指令条数少
B:RISC的指令平均执行周期数较少
C:单条指令功能简单，大多采用硬连逻辑实现
D:应用程序在RISC上编译生成的目标程序较短
答案: RISC的指令平均执行周期数较少;
单条指令功能简单，大多采用硬连逻辑实现

13、 设寄存器R=1000，地址1000处的值为2000，2000处的值为3000，PC的值为4000，用相对寻址方式，-2000（PC）对应的操作数是______。
答案: 3000

14、 立即寻址方式下获得操作数需要访问主存___次。
答案: 0

15、 直接寻址方式下获得操作数需要访问主存___次
答案: 1

16、 某台MIPS计算机，程序计数器为PC的值为0xf0003478，无条件相对转移指令“J 10(h)”，则该指令转移的目标地址为0x______。（用十六进制表示）
答案: (以下答案任选其一都对)f0000040;
F0000040

第三章流水线技术 第三章流水线技术测试

1、 关于流水线分类，以下说法正确的是（）？

A:静态流水线又可分为单功能流水线与多功能流水线
B:动态流水线又可分为单功能流水线与多功能流水线
C:流水线可分为部件级、处理机级与处理机间流水线
D:5段经典MIPS流水线是典型的乱序流水线
答案: 流水线可分为部件级、处理机级与处理机间流水线

2、 以下哪个指标是评价流水线性能的常用指标？

A:效率
B:能耗
C:功耗
D:性价比
答案: 效率

3、 各流水段的执行时间完全相等的流水线中，最大吞吐率受限于（）？

A:排空时间
B:任一功能段的执行时长
C:建立时间
D:段数
答案: 任一功能段的执行时长

4、 以下哪个原因不会导致动态多功能流水线性能下降？

A:排空时间
B:建立时间
C:功能切换开销
D:指令冲突
答案: 功能切换开销

5、 对于某单功能非线性流水线，假设其存在的调度方案如下，那么那种方案是最优调度方案？

A:（3，5）
B:（3，6）
C:（8）
D:（4，5）
答案: （3，5）

6、 以下关于数据相关说法正确的是：

A:同样的相关在某些流水线中会导致冲突，在另一些流水线种不会导致冲突
B:相关是流水线的一种属性
C:相关一定会转化为冲突
D:相关分为数据相关与控制相关
答案: 同样的相关在某些流水线中会导致冲突，在另一些流水线种不会导致冲突

7、 以下哪种相关不会导致数据冲突？

A:数据相关
B:输入相关
C:反相关
D:输出相关
答案: 输入相关

8、 以下哪种方法可以用于编译器中以缓解控制冲突（降低控制冲突带来的延迟）？

A:忽略分支
B:冻结分支之后的指令
C:清空分支之后的指令
D:延迟分支
答案: 延迟分支

9、 经典五段流水线的访存指令是哪个周期访问数据存储器的？

A:IF
B:ID
C:EX
D:MEM
答案: MEM

10、 以下哪种寄存器是流水线中的常见寄存器？

A:LC
B:RC
C:PC
D:NC
答案: PC

11、 关于流水线分类，以下说法正确的是

A:流水线可分为单功能与多功能流水线
B:流水线可分为顺序与乱序流水线
C:流水线可分为线性与非线性流水线
D:多功能流水线可分为静态与动态流水线
答案: 流水线可分为单功能与多功能流水线;
流水线可分为顺序与乱序流水线;
流水线可分为线性与非线性流水线;
多功能流水线可分为静态与动态流水线

12、 以下哪些指标是评价流水线性能的常用指标？

A:吞吐率
B:能耗
C:加速比
D:功耗
答案: 吞吐率;
加速比

13、 以下哪些是常见的相关类型？

A:数据相关
B:反相关
C:名相关
D:输入相关
答案: 数据相关;
反相关;
名相关

14、 以下哪些是常见的流水线冲突？

A:IP冲突
B:边界冲突
C:数据冲突
D:控制冲突
答案: 数据冲突;
控制冲突

15、 以下哪些是经典五段MIPS顺序流水线的功能段？

A:PC
B:EX
C:MEM
D:DR
答案: EX;
MEM

16、 一条各流水段执行时间均等的5段线性流水线，各段的执行时间均为Δt，其连续执行了10个任务，且不考虑数据与控制冲突，则其实际加速比为_____。（精确到小数点后2位）
答案: 3.57

17、 一条各流水段执行时间不完全相等的5段线性流水线，假设其第1、3、4、5段的执行时间为Δt，第2段的执行时间为2Δt，其连续执行了5个任务，且不考虑数据与控制冲突，则其实际效率为_____。（精确到小数点后2位）
答案: 0.43

18、 如图所示，一条可执行乘法与加法操作的5段静态多功能流水线，其乘法功能由1、4、5段完成，其加法功能由1、2、3、5段完成。假设每段执行时间均为Δt，且流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。那么在执行以下任务时，(a1 b1)(a2 b2)(a3 b3)*(a4 b4)，其实际加速比最高为_____。（精确到小数点后2位）
答案: 1.79

19、 如图所示，一条可执行乘法与加法操作的6段动态多功能流水线，其乘法功能由1、4、5、6段完成，其加法功能由1、2、3、6段完成。假设其第2段执行时间为2Δt，其它各段执行时间均为Δt，流水线的输出可以直接返回输入端或暂存于相应的流水寄存器中。那么在执行以下计算任务(a1b1) (a2b2) (a3b3) (a4b4)时，其实际效率最高为_____。（精确到小数点后2位）
答案: 0.30

20、 一条5段单功能非线性流水线，其预约表如图所示，假设每段执行时间均为Δt，那么其最高吞吐率为_____/Δt。（精确到小数点后2位）
答案: 0.29

第四章 指令级并行 第四章 指令级并行单元测试

1、 以下关于指令级并行的说法，哪种是正确的？

A:基于硬件的动态指令级并行开发方法在现代处理器中极少使用
B:实际系统中，基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法不能混用
C:基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法是互为补充的关系
D:基于软件的静态指令级并行开发方法在现代处理器中极少使用
答案: 基于硬件的动态方法与基于软件的静态方法是互为补充的关系

2、 经典5段MIPS流水线中可能发生以下哪种冲突？

A:写后读冲突
B:写后写冲突
C:读后写冲突
D:读后读冲突
答案: 写后读冲突

3、 寄存器换名技术常用于解决哪类相关引起的冲突？

A:数据相关
B:名相关
C:输入相关
D:控制相关
答案: 名相关

4、 相较于经典5段MIPS流水线，乱序流水线可能会存在哪种新的冲突？

A:写后读冲突
B:读后读冲突
C:取指与访问数据之间的访存冲突
D:写后写冲突
答案: 写后写冲突

5、 以下关于分支历史表说法正确的是？

A:分支历史表能在分支指令的取指阶段预测出该指令是否分支成功
B:在五段经典MIPS流水线中，分支历史表可以减少分支延迟
C:使用2位分支历史表的原因是其性能足够好且硬件开销较低
D:分支历史表利用系统开发者给予的提示预测分支是否成功
答案: 使用2位分支历史表的原因是其性能足够好且硬件开销较低

6、 理想访存延迟情况下，以下关于分支目标缓冲器说法正确的是？

A:与总是预测分支失败相比，在预测正确且分支失败时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
B:在预测正确且分支成功时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
C:在预测错误且分支失败时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
D:在预测错误且分支成功时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟
答案: 在预测正确且分支成功时，分支目标缓冲器能够降低分支延迟

7、 以下哪种方法不能够进一步改善基本分支目标缓冲器性能？

A:加入2位的分支历史表
B:额外缓冲分支目标指令
C:保存分支成功与分支失败的转移地址
D:加入3位的分支历史表
答案: 保存分支成功与分支失败的转移地址

8、 关于多指令流出技术，以下哪种说法是正确的？

A:理论上，同一时钟周期内，超流水处理机的指令是分时流出的
B:超标量处理机和超流水处理机是完全等价的
C:超长指令字处理机无需编译器配合就能使用
D:理论上，同一时钟周期内，超标量处理机的指令是分时流出的
答案: 理论上，同一时钟周期内，超流水处理机的指令是分时流出的

9、 关于指令调度与循环展开，以下哪种说法是正确的？

A:指令调度能够消除所有停顿
B:循环展开能够消除所有停顿
C:循环展开不会引入任何额外开销
D:循环展开是以指令调度为基础的
答案: 循环展开是以指令调度为基础的

10、 相对于指令调度而言，循环展开一般会引入以下哪种额外缺点？

A:程序包含的指令类型变多
B:程序的指令总数变多
C:程序的执行时间变长
D:程序执行出错
答案: 程序的指令总数变多

11、 以下哪些方法可以直接消除相关影响？

A:保持相关，但避免发生冲突
B:增加处理机频率
C:扩大处理机主存容量
D:通过代码变换，消除相关
答案: 保持相关，但避免发生冲突;
通过代码变换，消除相关

12、 以下哪些关于寄存器换名技术的说法是正确的？

A:读后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
B:程序编译时，多会运用寄存器换名技术
C:写后写冲突可以通过寄存器换名技术解决
D:写后读冲突可以通过寄存器换名技术解决
答案: 读后写冲突可以通过寄存器换名技术解决;
程序编译时，多会运用寄存器换名技术;
写后写冲突可以通过寄存器换名技术解决

13、 相对于分支历史表，无任何改进的分支目标缓冲器有哪些优点？

A:预测准确度更高
B:在五段经典MIPS流水线中，也可能减小分支开销
C:更早的预测分支是否成功
D:占用空间更低
答案: 在五段经典MIPS流水线中，也可能减小分支开销;
更早的预测分支是否成功

14、 以下哪些处理机是多流出的？

A:超流水处理机
B:超标量处理机
C:超长指令字处理机
D:经典五段MIPS处理机
答案: 超流水处理机;
超标量处理机;
超长指令字处理机

15、 相比于单纯的指令调度，循环展开的额外优缺点有哪些？

A:程序包含的指令总数增加
B:程序可能会使用到更多的寄存器
C:程序中的指令有了更大的调度空间
D:程序中的分支指令数会减少
答案: 程序包含的指令总数增加;
程序可能会使用到更多的寄存器;
程序中的指令有了更大的调度空间;
程序中的分支指令数会减少

16、 假设分支目标缓冲的命中率为95%，程序中无条件转移指令的比例为5%，没有无条件转移指令的程序的CPI值为1。假设分支目标缓冲中包含分支目标指令，允许无条件转移指令进入分支目标缓冲，则程序的CPI值为             。假设原来的CPI=1.2。（精确到小数点后2位）
答案: 1.01

17、 假设有一条长流水线，仅仅对条件转移指令使用分支目标缓冲。假设分支预测错误的开销为4个时钟周期，缓冲不命中的开销为3个时钟周期。假设命中率为95%，预测精度为95%，分支频率为10%，没有分支的基本CPI为1。程序执行的CPI为            。（精确到小数点后2位）
答案: 1.03

18、 设指令流水线由取指令、分析指令和执行指令3个部件构成,每个部件△t，连续20条指令，ILP为4的超标量流水线相对标量流水处理机（普通三段流水线）的加速比为            。（精确到小数点后2位）
答案: 3.14

19、 5段浮点运算流水线的延迟如表所示。则以下指令在采用指令调度后相对于采用指令调度前最多能减少            个空转的时钟周期。L.D F0, 0(R1)SUB.D F4, F0, F2S.D F4, 0(R1)ADD.D F8, F0, F2ADD.D F12, F0, F2
答案: 2

20、 5段浮点运算流水线的延迟如表所示。以下指令通过循环展开3次得到4个循环体，展开后的指令序列通过指令调度，最快能在            个时钟周期内全部流入流水线。Loop：   L.D   F0, 0(R1)                     1              DADDIU R1, R1, #-8            2              ADD.D     F4, F0, F2            3              (空转)                                   4                         BNE  R1, R2, Loop              5              S.D   F4, 8(R1)                    6
答案: 14