计算机组成原理题库-新第2章(2)

流水线相关

1 在下面描述的流水CPU基本概念中，正确的表述是（）。

A．流水CPU一定是多媒体CPU

B．流水CPU一定是RISC机器

C．流水CPU是以空间并行性为原理构成的处理器。

D．流水CPU是一种非常经济而实用的以时间并行技术为原理构造的处理器。

2 下面描述的RISC机器基本概念中正确的句子是______。

A．RISC机器不一定是流水CPU B．RISC机器一定是流水CPU

C．RISC机器有复杂的指令系统 D．CPU配置很少的通用寄存器

3 在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。

A 主存地址寄存器

B 程序计数器

C 指令寄存器

D 状态条件寄存器

4 电子计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎么更新，依然具有“存储程序”的特点，最早提出这种概念的是（）

A 比尔盖茨

B 艾兰图灵

C 戈登摩尔

D 冯诺伊曼

5 科学家艾兰图灵对计算机的发展做出的贡献是（）

A 提出了“存储程序”的概念

B 参与制造了世界第一台计算机

C 从理论上证明了制造出通用计算机的可能性

D 以上都不对

6 若指令的流水线把一条指令分成取指、分析和执行三个部分，且三个部分的时间分别为t 取指=2ns，t分析=3ns，t执行=4ns，则设计流水线时，其单个阶段的时间宜取（）

A. 2ns

B. 3ns

C. 4ns

D.以上都不对

7若指令的流水线把一条指令分成取指、分析和执行三个部分，且每个部分的时间均为T，则标准的流水线CPU执行10条指令的时间为（）

A. 12T

B. 30T

C. 13T

D.以上都不对

二计算理解题

1 假设一条完整的指令分成取指（IF）、译指和取数（ID）、执行（EX），写回（WB）四个阶段，画出非流水线、流水线、超标量流水线的指令时空图（各8个机器周期，并假设流水线不断流），且指出三种方式在8个机器周期中各执行了多少条指令。

2指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，假设机器周期为100ns，共有20条指令连续输入流水线（没有数据相关冲突、跳转指令）

（1）画出流水处理的时空图。

（2）求出流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。

（3）求出流水线的加速比。

3 哈佛结构与冯诺伊曼结构的本质区别是什么，画出两种结构的示意图，并指出哈佛结构的优势。

试题答案

1 D 2. B 3 B 4 D 5C

6 C，若流水线各阶段不等长，则单个阶段取分阶段中的最长时间

7 A

二、计算理解题

1、假设一条完整的指令分成取指（IF）、译指和取数（ID）、执行（EX），写回（WB）四个阶段，画出非流水线、流水线、超标量流水线的指令时空图（各8个机器周期，并假设流水线不断流），且指出三种方式在8个机器周期中各执行了多少条指令。

非流水线：2条指令

标量流水线：5条指令

超标量流水线：10条指令

2、指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，假设机器周期为100ns，共有20条指令连续输入流水线（没有数据相关冲突、跳转指令）

（1）画出流水处理的时空图。

（2）求出流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。

（3）求出流水线的加速比。

题3解答

数据/指令地址

数据/指令冯诺依曼结构

指令地址

指令

数据地址

数据

哈佛结构 本质区别：

冯诺依曼结构：指令与数据存储在同一存储器中；

哈佛结构：指令与数据的存储器相互独立。

哈佛结构的优势：在取指的同时能存取数据，提高并行性，在流水线指令中比冯诺依曼结构具有更高的执行效率。