计算机体系结构题目

1 《计算机体系结构》期末复习纲要 I. 名词解释 1) clusters/warehouse-scale computers 集群/仓库级计算机
2) Computer architecture 计算机体系结构：


3) Dependability （1.7） 可信任度：包括可靠性和可用性 存储外设可靠性能的参数有：可靠性、可用性和可信性。系统可靠性是指系统从初始状态开始，一直提供服务的能力，可靠性通常用平均无故障时间来衡量 4) Quantitative approach 量化方法： 即为：定量研究方法。定量研究一般是为了对特定研究对象的总体得出统计结果而进行的。定性研究具有探索性、诊断性和预测性等特点，它并不追求精确的结论，而只是了解问题之所在，摸清情况，得出感性认识。定性研究的主要方法包括: 与几个人面谈的小组访问，要求详细回答的深度访问，以及各种投影技术等。在定量研究中，信息都是用某种数字来表示的。在对这些数字进行处理、分析时，首先要明确这些信息资料是依据何种尺度进行测定、加工的，史蒂文斯(S. S. Stevens)将尺度分为四种类型，即名义尺度、顺序尺度、间距尺度和比例尺度。 5) Critical word first 关键字优先
6) Scalability 可扩展性：
7) Miss penalty 缺失代价：
8) Instruction commit 指令提交：
9) Hit under miss 缺失时仍然命中
II. 简答题 1) 解释四种类型的并发.

2) 什么是程序的局部性原理? 举例说明temporal locality和spatial locality. 程序的局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。时间局部性是指如果程序中的某条指令一旦执行，则不久之后该指令可能再次被执行；如果某数据被访问，则不久之后该数据可能再次被访问。空间局部性是指一旦程序访问了某个存储单元，则不久之后。其附近的存储单元也将被访问。
3) 简述cache访问时产生的三种类型的miss.
4) 陈述Tomasulo’s approach的主要思想（3.4.2） 答：核心思想是：①记录和检测指令相关，操作数一旦就绪就立即执行，把发生RAW冲突的可能性减小到最少；②通过寄存器换名来消除WAR冲突和WAW冲突。寄存器换名是通过保留站来实现，它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作数

5) 指出下述代码段中都存在什么类型的数据依赖 Loop: L.D F0, 0(R1) ADD.D F4, F0, F2 S.D F4, 0(R1) DADDUI R1,R2, #-8 BNE R1, R2, Loop ……………………………………. DIV.D F0,F2,F4 ADD.D F6,F0,F8 SUB.D F8,F10, F14 MUL.D F6,F10, F8 6) 试述pipeline scheduling 与 dynamic scheduling的区别 7) 编译器降低miss rate的方法主要有loop interchange和 blocking, 它们的主要原理是什么？2.2.8 loop interchange：循环交换
Blocking:分块
1.9 You are designing a system for a real-time application in which specific deadlines must be met. Finishing the computation faster gains nothing; You find that your system can execute the necessary code, in the worst case, twice as fast as necessary. a. How much energy do you save if you execute at the current speed and turn off the system when the computation is complete? 答：设原来的功耗为a，以当前速度执行计算，由于当前速度是原来的两倍，则执行任务的时间为最低要求时的50%，则当前的能耗为a*0.5，即节省50%的能量。 b. How much energy do you save if you set the voltage and frequency to be half as much? 答：Energy = ½ load × V2. 改变频率不会影响能耗，改变频率影响的是功率。 因此 energy is ½ load × ( ½ V)2, 减少到原来能耗的1/4。 . 1.11 Availability is the most important consideration for designing servers. Followed 2 closely by scalability and throughput. a. We have a single processor with a failures in time (FIT) of 100.what is the mean time to failure (MTTF) for this system? 答：平均故障时间(MTTF)是一个可靠性度量方法，MTTF的倒数是故障率，一般以每10亿小时运行中的故障时间计算(FIT)。因此由该定义可知1/MTTF=FIT/10＾9，所以MTTF=10^9/100=10^7。 b. Imagine that the government, to cut costs, is going to build a supercomputer out of inexpensive computers rather than expensive, reliable computers. What is the MTTF for a system with 1000 processors? Assume that if one fails, they all fail. 答：由于一个处理器发生故障，其他处理器也不能使用，所以故障率为原来的1000倍，所以MTTF值为单个处理器MTTF的1/1000即10^7/1000=10^4。 b. 系统可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)，其中MTTR为平均修复时间，在该题目中表示为系统重启时间。计算10^7/(10^7+24)约等于1. Assume a main memory access time of 36ns and a memory system capable of a sustained transfer rate of 16GB/sec. if the block size is 64Byets, what is the maximum number of outstanding miss