081201计算机系统结构专业

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计算机系统结构专业

硕士研究生培养方案

一、培养目标

本学科培养硕士研究生德、智、体全面发展,具有创业精神和创新能力的科学研究、工程技术及管理的高级专门人才,以适应社会主义现代化建设的需要。具体要求如下:努力学习马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和三个代表重要思想,拥护中国共产党,拥护社会主义,具有较高综合素质,遵纪守法,品行端正,作风正派,愿为社会主义经济建设服务。

掌握本学科内有关计算机控制、网络技术、嵌入式系统等方面的基础理论及专门知识,具有必要的实验技能和熟练运用计算机的能力;了解本学科专业发展现状和动向;掌握一门外国语,能熟练地阅读本专业外文资料并能撰写论文摘要;具有从事本学科领域内科研、教学、或独立担负专门技术工作的能力;具有较强的综合能力、语言表达能力及写作能力;具有实事求是,严谨的科学作风。

坚持体育锻炼,具有健康的体魄。

二、学习年限

硕士研究生的学习年限为3年。

硕士研究生应在规定的学习期限内完成培养计划要求的课程学习和学位论文。

三、研究方向

本学科设置以下3个研究方向:

1、计算机网络与分布式系统

2、智能仪表与计算机控制系统

3、嵌入式系统设计与应用

四、课程设置

课程设置包括学位课、非学位课和实践环节,课程总学分为34或以上。学位课为必修课,含公共学位课、专业学位课,学分为20学分;非学位课学分为12学分或以上;实践环节为必修课,含学术活动、专业实践、社会实践和教学实践,学分为2学分。

(一)学位课(共20学分)

包括公共学位课3门,10学分和专业学位课5门,10学分。

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(二)非学位课(12学分或以上)

非学位课应修12学分或以上。

非学位课由导师和硕士生根据专业培养方案的要求和研究方向的需要,以及硕士生原有的基础和特长、爱好共同确定,给硕士生留有充分的选修灵活性,鼓励硕士生跨学科、跨专业选修课程,以拓宽知识面,培养硕士生的适应能力。

导师应布置60篇以上的中、外文文献资料让硕士生阅读,且外文资料比例应占三分之一以上,并做到有检查,有考核。

(三)补修本科课程

这类课程设置主要是以同等学力或跨学科、专业录取的硕士生,除完成培养方案规定的学位课、非学位课外,还应补修该专业本科阶段的主干课2~3门,如不修满规定的本科课程、不能进入硕士论文撰写及答辩。

(四)实践环节

硕士生应参加一定数量的学术活动,考核合格者记1学分。其中,必须在院(系)及以上级别学术会议上至少做一次学术报告,每次0.5学分,参加院(系)及以上级别学术会议,每次0.1学分。另外,还应从其它实践环节中至少选1个实践环节, 考核合格后取得学分。研究生实践环节由导师和系主任负责安排、指导、检查与考核,研究生学院审核确认。

本专业课程设置见附表。

五、学位论文

学位论文工作是研究生培养的重要组成部分,是对研究生进行科学研究或承担专门技术工作的全面训练,是培养研究生创新能力、综合运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题能力的主要环节。为保证硕士生论文质量,硕士生在校期间,必须在公开刊物上至少发表1篇学术论文。文章应以长江大学为第一署名单位,硕士生本人为第一作者或其导师排序第1,硕士生排序第2。硕士生的毕业论文强调在导师的指导下,由硕士生独立完成。其主要数据、图件基本上是硕士生自己采集、编制。采用他人成果需标注,且其数量要严格控制。要培养硕士生独立思考,敢于创新的精神,充分发挥硕士生的主观能动性,硕士生在论文开始前要进行文献阅读和综述,进行生产实际的调查研究,积极参加校内外有关学术活动,参加学术活动次数不少于5次,并用中、英文做学术报告1次。硕士生最迟在第三学期末第四学期初进行学位论文的开题工作,并在一定范围内(课题组或教研组)进行报告,广泛听取意见,经指导教师同意、系主任审查、学院主管院长审定后,制定论文工作计划,开展科学研究。论文的选题要贯彻“三个面向”的方针,选题必须对国民经济有意义,或在学术上有一定意义或价值。

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硕士生在修完规定的学分和撰写完学位论文后,可按《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》和学校有关规定组织论文答辩。通过答辩者,准予毕业,并由校学位评定委员会批准,授予硕士学位。

六、其它项目

对攻读硕士学位的研究生实行中期筛选分流制,是提高硕士生培养质量的一项重要措施。所谓“筛选分流”是选拔优秀,促进多数,淘汰个别的一种鞭策机制。硕士生的素质应从品德、学识、能力三个方面来衡量,通过中期筛选对硕士生进行一次全面的政治思想教育和培养目标教育。

专业课、专业基础课通常以20学时记1学分。

硕士生按培养计划修读的课程,经考核合格,给予相应的学分。通过自学达到应修课程的要求,并经考核合格,亦可获得相应的学分。

硕士生在规定的学习期限内,必须累积学满34个学分。

七、培养方式

导师应根据培养方案的要求和因材施教的原则,从每个硕士生的具体情况出发,在硕士生入学后一个月内制定出研究生的培养计划。

对硕士生的培养采取课程学习和论文工作相结合的方式。既要使硕士生深入掌握基础理论和专门知识,又要使硕士生掌握科学研究的基本方法和技能,具有从事科学研究的能力。整个培养过程应贯彻理论联系实际的方针。

硕士生指导采取导师负责制或指导小组集体培养的方针。

硕士生的课程学习强调学位课以听课为主,统一考试;选修课可以采取考试、写读书报告的形式完成。教师的作用在于启发他们深入思考与正确判断,培养硕士生独立分析问题和解决问题的能力。

加强硕士生的思想政治工作和道德品质教育,要求硕士生认真参加政治理论课和时事政策的学习,积极参加公益劳动。

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附表:

计算机系统结构专业硕士研究生课程设置一览表

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北邮研究生 高级计算机系统结构

计算机系统结构的发展历程 课程:高级计算机系统结构 姓名: 学号: 班级:

2015年12月 一、计算机系统结构 随着当今社会和科技的飞速发展,自四十年代计算机问世以来,计算机科学更是发展迅速,应用领域不断扩展计算机的普及和广泛应用,现代社会正朝着高度信息化,自动化方向发展。计算机逐渐成为社会必不可少的支柱力量。 计算机系统是按人的要求接收和存储信息,自动进行数据处理和计算,并输出结果信息的机器系统。计算机是脑力的延伸和扩充,是近代科学的重大成就之一。计算机系统由硬件系统和软件系统组成。前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合,是系统赖以工作的实体。后者是各种程序和文件,用于指挥全系统按指定的要求进行工作。 而计算机系统结构是计算机的的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性,就是计算机的概念性结构和功能特性,主要研究计算机系统的基本工作原理,以及在硬件、软件界面划分的权衡策略,建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。其也称为计算机体系结构,它是由计算机结构外特性,内特性,微外特性组成的。经典的计算机系统结构的定义是指计算机系统多级层次结构中机器语言机器级的结构,它是软件和硬件/固件的主要交界面,是由机器语言程序、汇编语言源程序和高级语言源程序翻译生成的机器语言目标程序能在机器上正确运行所应具有的界面结构和功能。 以最常见的冯诺依曼计算机为例,计算机系统结构包含了以下几个方面: 1.指令集架构(Instruction set architecture;简称ISA):被视为一种机器语言, 包含了许多相关的指令集(存储器定址、处理器控制,寄存器控制等等……)。 2.微体系结构/微架构(Microarchitecture)或称计算机组织(Computer

计算机系统结构有详细答案

(仅供参考,不作为考试标准), 选择题分,每题分)2(30计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员B)逻辑设计人员 D)高级语言程序员C)机器语言或汇编语言程序员 。意________,应当注提系在计算机统设计时,为了高系统性能度的令执行速快A)加经常性使用指大的指令特B)要别精心设计少量功能强数的占减少在数量上很小比例的指令条C)要度D)要加快少量指令的速 。的问题统中因________而导致系主重叠寄存器技术要用于解决在RISC 流水线影A)JMP指令响保护令B)CALL指的现场问存储器不便来只C)有LOAD和STORE指令带的访度速器访问D)存储 ________ 效率高计为使流水算机运行要A)各过程段时间不同B)连续处理的任务类型应该不同 D)连续处理的任务数尽可能少C)连续处理的任务类型应该相同 栈型替是的________。换算法堆不属于B)近期最少A)近期最使用法久未用法 D)页面失效频率法出进C)先先法 象联组,相映的优点。是________象联全与相映相比B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率小录A)目表高 是方好关相指除中叠次一重消令最的法________。B)设相关专用令指改准A)不修通路 令指条下析分后推C) 令指条下行执后推D) 流的用采,时关据数到,中作水操遇相________。有法办解决器译编化优A)用办的排新重令指过通,测检序法据数B)向定重技术 C)延迟转移技术 D)加快和提前形成条件码 经多级网络串联来实现全排列网络,只能用________。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络 D)上述多级混洗交换网络任何网络C) 序传送的________。是以虫蚀寻径流水方式在各寻径器是顺B)包A)消息C)片节D)字 ________ 处理机超标量作指条令部件个B) 只有一操期A)在一个时钟周内分时发射多多钟C)在一个时周期内同时发射条指令件有只一个取指部D)

(完整版)计算机系统结构试题及答案

计算机系统结构复习题 单选及填空: 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计(top-down) 2、由下往上的设计(bottom-up) 3、从中间开始(middle-out) Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类: (1)单指令流单数据流 (2)单指令流多数据流 (3)多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器:CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器:CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器:CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释: 虚拟机:用软件实现的机器叫做虚拟机,但虚拟机不一定完全由软件实现,有些操作可以由硬件或固件(固件是指具有软件功能的固件)实现。 系列机:由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 兼容机:它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术:将一个重复的时序过程,分解成为若干个子过程,而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线:指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线:指各段可以进行不同的连接,以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线:流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线:流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同,允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率:在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度:

是指在保持数据流和异常行为的情况下,通过硬件对指令执行顺序进行重新安排,以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度: 是指依靠编译器对代码进行静态调度,以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量: 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定,依代码的具体情况而定,但有个上限。 超流水:在一个时钟周期内分时流出多条指令。 多级存储层次: 采用不同的技术实现的存储器,处在离CPU不同距离的层次上,各存储器之间一般满足包容关系,即任何一层存储器中的内容都是其下一层(离CPU更远的一层)存储器中内容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度,最远的存储器的容量。 写直达法: 在执行写操作时,不仅把信息写入Cache中相应的块,而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法: 只把信息写入Cache中相应块,该块只有被替换时,才被写回主存。 集中式共享多处理机: 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成,各处理器共享一个集中式的物理存储器,这个主存相对于各处理器的关系是对称的, 分布式共享多处理机: 它的共享存储器分布在各台处理机中,每台处理机都带有自己的本地存储器,组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址,在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起,每台处理机除了能访问本地存储器外,还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性: 多处理机中,当共享数据进入Cache,就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本,要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议: 在处理器对某个数据项进行写入之前,它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议: 当一个处理器对某数据项进行写入时,它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群:是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构

计算机系统结构专业简历

计算机系统结构专业简历 写简历时:使用语言力求平实、客观、精炼,篇幅视工作所限为1-2页,工作年限5年以下,通常以1页为宜;工作年限在5年以上,通常为2页。以下是小编为大家搜集整理提供到的计算机系统结构专业简历内容,希望对您有所帮助。欢迎阅读参考学习! 计算机系统结构专业简历俞xx 一年以上工作经验|男|25岁(1991年7月17日) 居住地:南京 电话:138*******(手机) E-mail:XXX 最近工作[7个月] 公司:XX有限公司 行业:网络游戏 职位:游戏策划师 最高学历 学历:本科 专业:计算机系统结构 学校:南京理工大学 自我评价 本人品行端正,谦虚谨慎,吃苦耐劳,综合素质好。交际、沟通能力较强,拥有创新思维,有团队精神并能承受较大的工作

压力。性格直爽、乐观、自信的我,为人坦城、做事认真、接受与理解力强,爱好唱歌、爬山等。对于自己要做的事情一定会尽心尽力尽职尽责将其做到最好,不管在任何环境下都能用最短的时间去适应。 求职意向 到岗时间:可随时到岗 工作性质:全职 希望行业:网络游戏 目标地点:南京 期望月薪:面议/月 目标职能:游戏策划师 工作经验 2015/2 – 2015/9:XX有限公司[7个月] 所属行业:网络游戏 策划部游戏策划师 1.参与项目的战斗设计,完成第二版角色动作、技能、战斗打击效果设计及跟进。 2.参与部分关卡设计,包括场景排布和怪物场景内刷新规则,怪物AI和技能的设计。 3.针对项目第二版新手引导流程设计与优化,对项目各个系统功能的BUG测试修复以及体验优化。 2014/6 – 2015/1:XX有限公司[7个月] 所属行业:网络游戏

计算机系统结构发展历程及未来展望

计算机系统结构发展历程及未来展望 一、计算机体系结构 什么是体系结构 经典的关于“计算机体系结构(computer A 按照计算机系统的多级层次结构,不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。一般来说,低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的,通常所说的计算机体 系结构主要指机器语言级机器的系统结构。计算机体系结构就是适当地组织在一起的 一系列系统元素的集合,这些系统元素互相配合、相互协作,通过对信息的处理而完 成预先定义的目标。通常包含的系统元素有:计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。其中,软件是程序、数据库和相关文档的集合,用于实现所需要的 逻辑方法、过程或控制;硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子 机械设备(例如传感器、马达、水泵等);人员是硬件和软件的用户和操作者;数据库 是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合;文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息;过程是一系列步骤,它们定义了每个系统元素的特定使 用方法或系统驻留的过程性语境。 体系结构原理 计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题,它和计 算机组成、计算机实现是不同的概念。一种体系结构可能有多种组成,一种组成也可 能有多种物理实现。 计算机系统结构的逻辑实现,包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机,以实现特定的系统结构,同时满足所 希望达到的性能价格比。一般而言,计算机组成研究的范围包括:确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并 行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。计算机组成 的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,器件、模块、插件、底板的划分与连接,专用器件的设计,信号传输技术,电源、冷却及装配 等技术以及相关的制造工艺和技术。 主要研究内容 1·机内数据表示:硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式 2·寻址方式:最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3·寄存器组织:操作寄存器、变址寄存器、及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4·:指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5·:最小编址单位、编址方式、容量、最大可编址空间 6·中断机构:中断类型、中断级别,以及中断响应方式等

计算机组成与设计第五版答案

计算机组成与设计(2010年机械工业出版社出版的图书): 《计算机组成与设计》是2010年机械工业出版社出版的图书,作者是帕特森(DavidA.Patterson)。该书讲述的是采用了一个MIPS 处理器来展示计算机硬件技术、流水线、存储器的层次结构以及I/O 等基本功能。此外,该书还包括一些关于x86架构的介绍。 内容简介: 这本最畅销的计算机组成书籍经过全面更新,关注现今发生在计算机体系结构领域的革命性变革:从单处理器发展到多核微处理器。此外,出版这本书的ARM版是为了强调嵌入式系统对于全亚洲计算行业的重要性,并采用ARM处理器来讨论实际计算机的指令集和算术运算。因为ARM是用于嵌入式设备的最流行的指令集架构,而全世界每年约销售40亿个嵌入式设备。 采用ARMv6(ARM 11系列)为主要架构来展示指令系统和计算机算术运算的基本功能。 覆盖从串行计算到并行计算的革命性变革,新增了关于并行化的一章,并且每章中还有一些强调并行硬件和软件主题的小节。 新增一个由NVIDIA的首席科学家和架构主管撰写的附录,介绍了现代GPU的出现和重要性,首次详细描述了这个针对可视计算进行了优化的高度并行化、多线程、多核的处理器。 描述一种度量多核性能的独特方法——“Roofline model”,自带benchmark测试和分析AMD Opteron X4、Intel Xeo 5000、Sun Ultra SPARC T2和IBM Cell的性能。

涵盖了一些关于闪存和虚拟机的新内容。提供了大量富有启发性的练习题,内容达200多页。 将AMD Opteron X4和Intel Nehalem作为贯穿《计算机组成与设计:硬件/软件接口(英文版·第4版·ARM版)》的实例。 用SPEC CPU2006组件更新了所有处理器性能实例。 作者简介: David A.Patterson,加州大学伯克利分校计算机科学系教授。美国国家工程研究院院士。IEEE和ACM会士。曾因成功的启发式教育方法被IEEE授予James H.Mulligan,Jr教育奖章。他因为对RISC 技术的贡献而荣获1 995年IEEE技术成就奖,而在RAID技术方面的成就为他赢得了1999年IEEE Reynold Johnson信息存储奖。2000年他~13John L.Hennessy分享了John von Neumann奖。 John L.Hennessy,斯坦福大学校长,IEEE和ACM会士。美国国家工程研究院院士及美国科学艺术研究院院士。Hennessy教授因为在RISC技术方面做出了突出贡献而荣获2001年的Eckert-Mauchly奖章.他也是2001年Seymour Cray计算机工程奖得主。并且和David A.Patterson分享了2000年John von Neumann奖。

计算机系统结构考试题库及答案

计算机系统结构试题及答案 一、选择题(50分,每题2分,正确答案可能不只一个,可单选 或复选) 1.(CPU周期、机器周期)是内存读取一条指令字的最短时间。 2.(多线程、多核)技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.(冯?诺伊曼、存储程序)体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.(计算机体系结构)是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性,其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.(控制器)的基本任务是按照程序所排的指令序列,从存储器取 出指令操作码到控制器中,对指令操作码译码分析,执行指令操作。 6.(流水线)技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.(数据流)是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.(指令周期)是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机,使用(晶体管)作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机,使用(小规模集成电路、 中规模集成电路)作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机,使用(大规模集成电路、超 大规模集成电路)作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时,可以采用以下替换算法:(LFU算法、 LRU算法、随机替换)。

13.Cache的功能由(硬件)实现,因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和(主存、内存)之间的小容量存储器,能高 速地向CPU提供指令和数据,从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的(SRAM)组成。 16.CPU的基本功能包括(程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工)。 17.CPU的控制方式通常分为:(同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式)反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是:(在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下,尽可能多地采用异步控制方式)。 19.CPU的同步控制方式有时又称为(固定时序控制方式、无应答控 制方式)。 20.CPU的异步控制方式有时又称为(可变时序控制方式、应答控制 方式)。 21.EPROM是指(光擦可编程只读存储器)。 22.MOS半导体存储器中,(DRAM)可大幅度提高集成度,但由于(刷 新)操作,外围电路复杂,速度慢。 23.MOS半导体存储器中,(SRAM)的外围电路简单,速度(快),但 其使用的器件多,集成度不高。 24.RISC的几个要素是(一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化)。

计算机体系结构试题及答案版本

计算机体系结构试题及答案 1、计算机高性能发展受益于:(1) 电路技术的发展;(2) 计算机体系结构技术的发展。 2、层次结构:计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构,每一层以不同的语言为特征。第六级:应用语言虚拟机-> 第五级:高级语言虚拟机-> 第四级:汇编语言虚拟机-> 第三级:操作系统虚拟机->第二级:机器语言(传统机器级) -> 第一级:微程序机器级。 3、计算机体系结构:程序员所看到的计算机的属性,即概括性结构与功能特性。 4、透明性:在计算机技术中,对本来存在的事物或属性,从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。 5、Amdahl 提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。 6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定,也就是指令集的设计,该界面之上由软件的功能实现,界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现;计算机实现是计算机系统的物理实现。

8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系? 答:一种体系结构可以有多种组成,一种组成可以有多种物理实现,体系结构包括对组织与实现的研究。 9、系列机:是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容:即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的 各机器,而且它们所获得的结果一样,差别只在于运行时间的不同。 11、兼容机:不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征,也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为:服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。 14、摩尔定律:集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术基础(1)性能的评测:(a)响应时间:从事件开始到结束之间的时间;计算机完成某一任务所花费的全部时间。(b)流量:单位时间内所完成的工作量。(c )假定两台计算机x 、y;x 比y 快意思为:对于给定任务,x 的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是指:响应时间x / 响应时间y = n ,响应时间与性能成反比。

系统结构期末考试试题及答案

得分 评分人 填空题: (20分,每题2 分) 单选题:(10分,每题1分) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置 《计算机系统结构》期末考试试卷(A ) 得分 注:1、共100分,考试时间120分钟。 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 1、."启动I/O"指令是主要的输入输出指令,是属于( A. 目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对 (B )是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) C. 组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD 系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D. 阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关,则( B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、 计算机使用的语言是(B ) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D. 属于符号化的机器指令 7、 指令执行结果出现异常引起的中断是( C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 &块冲突概率最高的 Cache 地址映象方式是(A ) A.直接 B .组相联 C .段相联 D .全相联 9、 组相联映象、LRU 替换的Cache 存储器,不影响 Cache 命中率的是(B ) A.增大块的大小 B .增大主存容量 C .增大组的大小 D .增加Cache 中的块数 10、 流水处理机对全局性相关的处理不 包括(C ) A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路

计算机系统结构作业答案第三章(张晨曦)

3.1 -3.3为术语解释等解答题。 3.4 设一条指令的执行过程分为取指令,分析指令和执行指令3个阶段,每个阶段所需时间分别为ΔT, ΔT, 2ΔT,分别求出下列各种情况下,连续执行N条指令所需的时间。 (1) 顺序执行方式 (2) 只有“取指令”与“执行指令”重叠 (3) “取指令”,“分析指令”与“执行指令”重叠 解: (1) 4NΔT (2) (3N+1) ΔT (3) 2(N+1) ΔT 3.6 解决流水线瓶颈问题有哪两种常用方法? 解: (1) 细分瓶颈段 将瓶颈段细分为若干个子瓶颈段 (2) 重复设置瓶颈段 重复设置瓶颈段,使之并行工作,以此错开处理任务 3.9 列举下面循环中的所有相关,包括输出相关,反相关,真数据相关。 for(i = 2; i < 100; i=i+1) { a[i] = b[i] + a[i]; -----(1) c[i+1] = a[i] + d[i]; -----(2) a[i-1] = 2*b[i]; -----(3) b[i+1] = 2*b[i]; -----(4) } 解: 输出相关:第k次循环时(1)与第k+1轮时(3) 反相关:第k次循环时(1)和(2)与第k-1轮时(3) 真数据相关:每次循环(1)与(2),第k次循环(4)与k+1次循环(1),(3),(4) 3.12 有一指令流水线如下所示 50ns 50ns 100ns 200ns (1)求连续如入10条指令的情况下,该流水线的实际吞吐率和效率 (2)该流水线的“瓶颈”在哪一段?请采用两种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出 的两种新的流水线连续输入10条指令时,其实际吞吐率和效率各是多少? 解:(1)(m表示流水线级数,n 表示任务数)

计算机系统结构期末考试试题及其答案

计算机系统结构期末考试试题及其答案

《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷(A 卷) 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一 单选题:(10分,每题1分) 1、 ."启动I/O"指令是主要的输入输出指 令,是属于( B ) A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对(B )是透 明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位

置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写 后读的数据相关,则(B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是(B) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是 (C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页

计算机系统结构李学干版习题答案

第一章 1- 1如有一个经解释实现的计算机,可以按功能划分成4级。每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第1级的一条指令需K ns时间,那么执行第2、3、4级的一条指令各需要多少时间? 答:执行第2、3、4级的一条指令各需KN ns、(N*N)*K ns、(N*N*N)*K ns 的时间。 1- 2操作系统机器级的某些指令就用传统机器级的指令,这些指令可以用微程序直接解释实现,而不必有操作系统自己来实现。更具你对1-1题的回答,你认为这样做有哪些好处? 答:这样做,可以加快操作系统中操作命令解释的速度,同时也节省了存放解释操作命令这部分解释程序所占的存储空间,简化了操作系统机器级的设计,也有利于减少传统机器级的指令条数。 1- 3有一个计算机系统可按功能分成4级,每级的指令互不相同,每一级的指令都比其下一级的指令在效能上强M倍,即第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。 现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令,而有一段第1级的程序需要运行Ks,问在第2、3和4级上一段等效程序各需要运行多长时间? 答:第2级上等效程序需运行:(N/M)*Ks。第3级上等效程序需运行:(N/M)*(N/M)*Ks。 第4级上等效程序需运行:(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 1- 4硬件和软件在什么意义上是等效的?在什么意义上又是不等效的?试举例说明。 答:软件和硬件在逻辑功能上是等效的,原理上,软件的功能可用硬件或固件完成,硬件的功能也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比,实现的难易程序不同。

例如,编译程序、操作系统等许多用机器语言软件子程序实现的功能完全可以用组合电路硬件或微程序固件来解释实现。它们的差别只是软件实现的速度慢,软件的编制复杂,编程工作量大,程序所占的存储空间量较多,这些都是不利的;但是,这样所用硬件少,硬件实现上也就因此而简单容易,硬件的成本低,解题的灵活性和适应性较好,这些都是有利的。 又如,乘除法运算可以经机器专门设计的乘法指令用硬件电路或乘除部件来实现。向量、数组运算在向量处理机中是直接使用向量、数组类指令和流水或陈列等向量运算部件的硬件方式来实现的,但在标量处理机上也可以通过执行用标量指令组成的循环程序的软件方式来完成。 浮点数运算可以直接通过设置浮点运算指令用硬件来实现,也可以用两个定点数分别表示浮点数的阶码和尾数,通过程序方法把浮点数阶码和尾数的运算映像变换成两个定点数的运算,用子程序软件的方式实现。十进制数的运算可以通过专门设置十进制数运算类指令和专门的十进制运算部件硬的方式来完成,或者通过设置BCD数的表示和若干BCD数运算的校正指令来软硬结合地实现,也可以先经十转二的数制转换子程序将十进制数转成二进制数,再用二进制运算类指令运算,所得结果又调用二转十的数制转换子程序转换成十进制数结果,用全软件的方式实现。 1- 5试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。 答:计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同,但又相互影响。 (1)计算机的系统结构相同,但可采用不同的组成。如IBM370系列有115、125、135、158、168等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机器语言程序设计者看到的概念性结构相同,均是由中央处理机/主存,通道、设备控制器,外设4级构成。其中,中央处理机都有相同的机器指令和汇编指令系统,只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行,在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。

计算机系统结构考试计算题

有一指令流水线如下所示 入 1 2 3 4 出 50ns 50ns 100ns 200ns (1) 求连续输入10条指令,该流水线的实际吞吐率和效率; (2) 该流水线的“瓶颈”在哪一段请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。对 于你所给出的两种新的流水线,连续输入10条指令时,其实际吞吐率和效率各是多少 解:(1) 2200(ns) 2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1T n TP 1pipeline -== 45.45%11 5 4400TP m t TP E m 1 i i ≈=? =?? =∑= (2)瓶颈在3、4段。 变成八级流水线(细分) 850(ns) 509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8400TP m ti TP E m 1 i ≈=? =?? =∑= 重复设置部件 1 2 3_1 3_2 4_1 4_4 入 出

)(ns 851T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8 85010400E ≈=??= 有一 4段组成,其3段时,总次,然后流到第4段。如果 需要的时间都是t ?,问: (1) 当在流水线的输入端连续地每t ?时间输入任务时,该流水线会发生 什么情况 (2) 此流水线的最大吞吐率为多少如果每t ?2输入一个任务,连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少 (3) 当每段时间不变时,如何提高该流水线的吞吐率仍连续处理10个任 务时,其吞吐率提高多少 (2)

计算机系统结构的研究现状

计算机系统结构的研究现状 课程:计算机系统结构 学号: 班级: 姓名:

计算机体系结构是选择并相互连接硬件组件的一门科学和艺术,在人们不断探索研究的过程中,一直在追求计算机的功能、性能、功率以及花费的高度协调,以期达到各方面的最佳状态,在花费、能量、可用性的抑制下,实现计算机的多功能、高性能、低功率、少花费的一个新时代。根据当前体系结构的发展现状,要实现以上全部要求的一台计算机,还存在着诸多的限制条件,包括逻辑上的以及硬件上的。计算机的体系结构范围很广,定义也很宽泛,它包含了指令集的设计、组织、硬件与软件的边界问题等等,同时涉及了应用程序、技术、并行性、编程语言、接口、编译、操作系统等很多方面。作为各项技术发展的中心,体系结构一直在不断地朝前发展。 纵观计算机体系结构一路发展的历史,从60年代中期以前,最早的体系结构发展的早期时代,计算机系统的硬件发展很快,通用硬件已经很普遍,但是软件的发展却很滞后,刚刚起步,还没有通用软件的概念。从60年代中期到70年代中期,体系结构有了很大进步。多道程序、多用户系统引入了人机交互的新概念,开创了计算机应用的新境界,使硬件和软件的配合上了一个新的层次,但是此时的软件由于个体化特性很难维护,出现了“软件危机”。从20世纪70年代中期开始,分布式系统开始出现并流行,极大地增加了系统的复杂性,出现了微处理器并获得了广泛应用。如今计算机的体系结构发展已经进入了第四代,硬件和软件得到了极大的综合利用,迅速地从集中的主机环境转变成分布的客户机/服务器(或浏览器/服务器)环境,新的技术不断涌现出来。尽管如此,计算机在总体上、功能上需要解决的问题仍然存在。随着RISC技术、Cache等创新技术的发展,不仅仅在专业领域,越来越多的PC机也在向此靠拢。在每一次进步与创新的同时使组件的成本降到最低成为最需要考虑的问题。 计算机科学与技术是一门实用性很强、发展极其迅速的面向广大社会的技术学科,它建立在数学、电子学 (特别是微电子学)、磁学、光学、精密机械等多门学科的基础之上。但是,它并不是简单地应用某些学科的知识,而是经过高度综合形成一整套有关信息表示、变换、存储、处理、控制和利用的理论、方法和技术。 计算机科学是研究计算机及其周围各种现象与规模的科学,主要包括理论计算机科学、计算机系统结构、软件和人工智能等。计算机技术则泛指计算机领域中所应用的技术方法和技术手段,包括计算机的系统技术、软件技术、部件技术、器件技术和组装技术等。计算机科学与技术包括五个分支学科,即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、 理论计算机科学包括自动机论、形式语言理论、程序理论、算法分析,以及计算复杂性理论等。自动机是现实自动计算机的数学模型,或者说是现实计算机程序的模型,自动机理论的任务就在于研究这种抽象机器的模型;程序设计语言是一种形式语言,形式语言理论根据语言表达能力的强弱分为O~3型语言,与图灵机等四类自动机逐一对应;程序理论是研究程序逻辑、程序复杂性、程序正确性证明、程序验证、程序综合、形式语言学,以及程序设计方法的理论基础;算法分析研究各种特定算法的性质。计算复杂性理论研究算法复杂性的一般性质。

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1).

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1) ——2002年高体考试真题解析1.填空题 1)第一台通用流水线计算机是:Stretch,即IBM7030 解析:主要是考察流水线技术的相关背景。最早实现流水线技术的计算机应该是使用Stretch,即IBM7030,使用流水线实现了重叠取指令、译码和执 行。其中还设计了避免冲突的ALU旁路技术。在1964年发布了CDC6600是使 用记分板技术实现动态调度流水线机制的机器。而使用保留站机制的Tomasulo 算法是在IBM 360/91中使用的。知识来源于本科课件第二讲 2)有效检测N位加法溢出的方法是: 察看输入最高位的进位是否等于最高位输出的进位 解析:该知识来自本科计算器加减法运算的相关知识。溢出指运算的结果超出了正常的表示范围。加法溢出只可能出现在两个同为正数或同为负数相加 才可以实现。可用以下方法检测:察看输入最高位的进位是否等于最高位输出 的进位。若不相等则容易知道该数据溢出。 3)时间局部性是指: 如果一个信息项正在被访问,那么近期它还会再被访问 解析:考察流水线及性能改进基础——局部性原理。局部性原理:CPU访问存储器时,无论取指令或者存取数据,访问存储单元都趋向于聚集在一个较 小的连续区域中。局部性原理包含时间局部性和空间局部性。时间局部性指 如果一个信息项正在被访问,那么近期它还会再被访问。原因:由程序循环和 堆栈技术造成的。空间局部性指在最近的将来用到的信息很可能在现在正在使 用的信息在空间地址上临近。原因:由指令顺序执行和数组存放造成。 4)流水线存在的三种相关是:数据相关、名字相关和控制相关 解析:考察指令级并行技术的基础相关知识。相关性是程序的特性,一个相关 是否会导致实际的冒险,该冒险是否会造成停顿,这是流水线结构的基本特征。 指令共有三种不同类型的相关:数据相关、名字相关和控制相关。 2.辨析题 1)加深流水线级数一定可以提升处理器性能。 这句话说法不对。当然在一定条件下加深流水线的级数可以加快流水线处理的 并行度,从而提高处理器的性能。但超过一定限度后,流水线级数无法无限制 地增加并提高处理性能。影响和限制流水线级数来提高性能的因素如下:1)指 令流的并行度有限,当流水线级数增加,即流水线深度增加时,因为相关引起 停顿将最终造成CPI的增加。更深的流水线会造成时钟周期的下降,并受到时 钟扭斜和负载的限制。 2)增加页面大小一定可以提升系统整体性能。 这句话说得不对。由于RAM价格下降,存储器变得更大;处理器和存储器之间 的速度差别更大,因此必须增加页面大小。但增加页面大小会使存储器中的内 部碎片变得严重,从而浪费很多存储空间。因此增加页面大小不一定可以提升 系统整体性能。

计算机系统结构论文

计算机系统结构论文 计算机系统结构中多处理机技术 摘要:多处理机通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通信网络进行通信。利用多台处理机进行多任务处理,协同求解一个大而复杂的问题来提高速度,或者依靠冗余的处理机及其重组能力来提高系统的可靠性、适应性和可用行。该文介绍了微处理器的发展、多处理机的总线以及处理机系统中通信和存储技术的发展和两种特殊的多处理机系统结构。 关键词:多处理机;体系结构;总线 微电子技术和封装技术的进步,使得高性能的VLSI 微处理器得以大批量生产,性能价格比不断合理,这为并行多处理机的发展奠定了重要的物质基础。 计算机系统性能增长的根本因素有两个:一是微电子技术,另一个是计算机体系结构技术。五十年代以来,人们先后采用了先行控制技术、流水线技术、增加功能部件甚至多机技术、存储寻址和管理能力的扩充、功能分布的强化、各种互联网络的拓扑结构以及支持多道、多任务的软件技术等一系列并行处理技术,提高计算机处理速度,增强系统性能。多处理机体系结构是计算机体系结构发展中的一个重要内容,已成为并行计算机发展中人们最关注的结构。

1 微处理器的发展 20 世纪80 年代中期,RISC 精简指令集计算机,用20%指令的组合实现了CISC 计算机指令系统不常用的80%指令的功能。在提高性能方面,RISC 采用了超级流水线、超级标量、超长指令字并行处理结构;多级指令Cache;编译优化等技术,充分利用RISC 的内部资源,发挥其内部操作的并行性,从而提高流水线的执行效率。20 世纪80 年代后期,RISC 处理机的性能指标几乎以每年翻一番的速度发展,它对于提高计算机系统的性能和应用水平起着巨大的作用。 目前,由Intel 和HP 两家公司联合开发的基于IA—64 架构的Merced 芯片,并由其共同定义的显式并行指令计算技术EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing ),将为微处理器技术的发展带来突破性进展。EPIC 技术主要指编译器在微处理器执行指令之前就对整个程序的代码作出优化安排,编译器分析指令间的依赖关系,将没有依赖关系的指令(最多3 个)组成一“组”,由Merced内置的执行单元读入被分成组的指令群并执行。从理论上讲,EPIC 可以并行执行3 倍于执行单元数的指令。64 位体系结构的Merced 芯片还采用了指令预测、数据预装等技术,可以显著地减少实际执行程序的长度,同时增强语句执行的并行性,经过代码的重组,程序的执行时间比基于传统体系结构

计算机系统结构总结

1、计算机系统的多级层次结构: 物理机:用固件/硬件实现的机器。 虚拟机:由软件实现的机器。(虚拟机中有些操作可以由硬件或固件实现。固件:具有软件功能的硬件)本门课程研究软硬件的交界面 2、计算机系统结构(Computer Architecture)是指传统机器程序员所看到的计算机属性,即概 念性结构与功能特性。 计算机组成(Computer Organization)指的是计算机系统结构的逻辑实现,包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联系。 计算机实现(Computer Implementation)指的是计算机组成的物理实现,包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,模块、插件、底板的划分与连接,信号传输,电源、冷却及整机装配技术等。着眼于器件技术和微组装技术,其中器件技术在实现技术中起主导作用。 下面举例说明上三个概念的区别: (1)确定指令系统中是否有乘法指令属于计算机系统结构的内容,但乘法指令时用专门的乘法器实现,还是用加法器经多步操作来实现,属于计算机组成。而乘法器、 加法器的物理实现,入器件的选定及所用的微组装技术等,属于计算机实现。 (2)主存容量与编址方式(按位、按字节或按字访问等)的确定属于计算机系统结构。 为了达到给定的性能价格比,主存速度的快慢、逻辑结构是否采用多体交叉等属 于计算机组成。而主存系统的物理实现,如器件的选定、逻辑电路的设计、微组 装技术的使用等均属于计算机实现。 3、CPU性能取决于CPU时间。 冯?诺依曼计算机以运算器为中心。 4、仿真和模拟的主要区别在于解释执行所用的语言。(仿真是用是微程序解释执行,模拟是 用机器语言程序解释执行) 5、并行性的两层含义:同时性(simultaneity)和并发性(concurrency) (同时性:两个或两个以上的事件在同一时刻发生) (并发性:两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生) 6、看课后题:1.7和1.9

计算机系统结构试题

第一章: 1.试述Flynn 分类的4 种计算机系统结构有何特点。 2.假设高速缓存Cache 工作速度为主存的5 倍,且Cache 被访问命中的概率为90%, 则采用Cache 后,能使整个存储系统获得多高的加速比? 3.某工作站采用时钟频率为15 MHz、处理速率为10 MIPS 的处理机来执行一个已知混合程序。假定每次存储器存取为1 周期延迟,试问: (1)此计算机的有效CPI 是多少? (2)假定将处理机的时钟提高到30 MHz,但存储器子系统速率不变。这样,每次存储器存取需要两个时钟周期。如果30%指令每条只需要一次存储存取,而另外5%每条需要两次存储存取,并假定已知混合程序的指令数不变,并与原工作站兼容,试求改进后的处理机性能。 4.处理机的时钟30 MHz (1)计算在单处理机上用上述跟踪数据运行程序的平均CPI。 (2)根据(1)所得CPI,计算相应的MIPS 速率。 1、解释图中各控制信号的作用。 2、各流水级存放控制信号的流水线寄存器有何异同? 3、设流水线模型机采用load前推和数据前推,按时钟周期画出以下指令序列的时序图,标示出前推示意。 load r2, 12(r3) addi r4, r2, 10

and r1, r2, r4 store r1, 10(r5) 4、给出A.3节PPT中图1.39的BDEPEN控制信号的真值表。 半期: 1、试分析采用哪种设计方案实现求浮点数除法FPMUL对系统性能提高更大。假定FPMUL 操作占整个测试程序执行时间的15%。 一种设计方案是增加专门的FPMUL硬件,可以将FPMUL操作的速度加快到10倍; 另一种设计方案是提高所有FP运算指令的执行速度,使得FP指令的执行速度加快为原来的1.4倍,设FP运算指令在总执行时间中占40%。(3分) 解:对这两种设计方案的加速比分别进行计算。 增加专门FPDIV硬件方案:F e = 15% = 0.15,S e = 10 S FPDIV = 1/((1-0.15)+0.15/10)=1/0.865 = 1.156 提高所有FP运算指令速度方案:F e = 40% = 0.4 ,S e = 1.6 S FP = 1/((1-0.4)+0.4/1.4) = 1/0.886 = 1.13 增加专门FPDIV硬件方案的加速比更高,对系统性能提高更大。 2.设流水线模型机结构如下图所示,采用load前推和数据前推(包括store指令)。假设模型机使用subicc指令,它将根据减法结果设置标志寄存器Z的内容为0或为1;其它的ALU 计算指令不影响Z。指令bne的控制相关处理采用插入nop指令的策略。(7分)

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