计算机体系结构第一章练习题

第一章练习题一、单项选择题在下面各题的4个备选答案中，只有一个答案是正确的，请把正确答案的标号（A~D）填入题后面的括号中。1．在计算机系统层次结构中，从低层到高层，各层相对顺序正确的是（B）。A．汇编语言机器级操作系统机器级高级语言机器级B．微程序机器级传统机器语言机器级汇编语言机器级C．传统机器语言机器级高级语言机器级汇编语言机器级D．汇编语言机器级应用语言机器级高级语言机器级2．直接执行微指令的是（C）。A．汇编程序B．编译程序C．硬件D．微指令程序3．对汇编语言程序员透明的是（D）。A．浮点运算B．程序性中断C．存取操作数D．I/O方式中的DMA访问方式4．从计算机系统结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（A）。A．编程要用到的硬件组织B．计算机软件所要完成的功能C．计算机各部件的硬件实现D．计算机硬件的全部组成5．在计算机的系统结构设计中，提高硬件功能实现的比例会（C）。A．提高硬件的利用率B．提高系统的性能价格比C．提高系统的运行速度D．减少需要的存储器容量6．在计算机的系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会（D）。A．减少需要的存储器容量B．提高系统的性能价格比C．提高系统的解题速度D．提高系统的灵活性二、应用题1．假设某一计算机系统高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍，而且Cache被访问命中的概率为90%，那么，采用Cache后能够使该计算机的存储系统获得多高的加速比？S=115⁄×90%+10%=3.572．如果某计算机系统有3个部件可以改进，则这3个部件经过改进后达到的加速比分别是：S1=30，S2=20，S3=10。（1）如果部件1和部件2改进前的执行时间占整个系统执行时间的比例都是30%，那么，部件3改进前的执行时间占整个系统执行时间的比例是多少，才能使得3个部件都改进后的整个系统的加速比Sn达到10？11%+1.5%+n10+40%−n=10n=36%（2）如果3个部件改进前执行时间占整个系统执行时间的比例分别是30%、30%和20%，那么，3个部件都改进后系统的加速比是多少？未改进部件执行时间在改进后的系统执行时间中占的比例是多少？改进后系统的加速比S=11100+1.5100+2100+20100=4.1未改进部件占改进后系统执行时间比例为20%1%+1.5%+2%+20%=82%3．假设某个计算机的处理器时钟频率为15MHz，执行测试程序的速率为10MIPS，如果每次存储器存取需要1个时钟周期的时间，问：（1）该计算机的CPI值是多少？CPI=11015⁄=1.5（2）假设将处理器的时钟频率提高到30MHz，但是存储器的工作速率不变，这样使得每次存储器存取需要2个时钟周期。如果测试程序的30%指令需要1次访存，5%指令需要2次访存，其他指令不需要访存，试求测试程序在改进后的计算机上执行的MIPS。CPI2=1.775MIPS2=16.94.已知4个程序在计算机A、B、C上的执行时间（以秒s为单位）分别如下表所示：程序在各个计算机上的执行时间（单位为：秒s）程序计算机A计算机B计算机C程序111020程序2100010020程序3500100050程序4100800100假设4个程序都分别执行了100106条指令，计算这4个程序分别在计算机A、B、C上执行的MIPS。根据这些速率值，你能不能直接评价这3台计算机相对性能的优劣？如果不能，你能不能找到一种方法对这3台计算机的相对性能进行排序？答：程序1：MIPSA=1001061×106=100，MIPSB=10010610×106=10，MIPSC=10010620×106=5程序2：MIPSA=1001061000×106=0.1，MIPS,B=100106100×106=1，MIPSC=10010620×106=5程序3：MIPSA=100106500×106=0.2，MIPSB=1001061000×106=0.1，MIPSC=10010650×106=2程序4：MIPSA=100106100×106=1，MIPSB=100106800×106=0.125，MIPSC=100106100×106=1相对而言，MIPSAMIPSCMIPSB，所以可得出计算机A性能最好，计算机C次之，计算机B的性能最差。