39、先行控制（Look-ahead）技术的关键是缓冲技术和预处理技术，以及这两者的相结合。通过对指令流和数据流的预处理和缓冲，能够尽量使 指令分析 和 指令执行部件 独立地工作，并始终处于忙碌状态。

三、判断题

1、系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。(× )

2、软硬功能分配时，提高软件功能的比例会提高系统灵活性，也会提高解题速度。（ × ） 3、经常用的基本单元功能，宜于用软件实现，以降低实现费用。( × ) 4、系列机应用软件应做到向前兼容，力争向下兼容。(× )

5、系列机不再是方向，因为它约束了计算机系统结构的发展。( × )

6、系列机低档低价格，但性能太低;高档机高性能，但价格太高。因此，为获得高性能价格比，应尽可能购置性能价格比高的中档机。(√ ) 7、二进制数表示数据信息较之二一十进制数表示，其存贮空间利用率低，运算速度要快。( X ) 8、浮点数尾数下溢处理采用舍入法还是恒置\法，对计算机系统结构是不透明的。（ X ） 9、对概率不等的事件用Huffman编码，其具体编码不唯一，但平均码长肯定是唯一的，且是最短的。( √ )

10、多数I/O系统的结构应面向操作系统设计，考虑如何在操作系统与I/O系统之间进行合理的软、硬件功能分配。( √ )

11、低速打印机，在总线上传送数据时，其\数据宽度\宜用可变长块。( X ) 12、磁盘设备在数据传送时，数据宽度宜采用单字或单宇节。( X ) 13、对标量数据来说，并行主存系统的实际频宽采用多体单字方式的要比采用单体单字方式组成的高。( √ )

14、在存贮体系中，地址的映象与地址的变换没有区别。( X )

15、虚拟存贮器内部地址映象方式的选择，依据于是否有高的主存命中率，而不是高的实页冲突概率。( X )

四、问答题

1、实现软件移植的途径有哪些?各受什么限制?

答：软件移植的途径主要有：统一高级语言，系列机，模拟与仿真。

统一高级语言，由于只能实现高级语言软件的移植，而目前高级语言种类繁多，无法完全统一成一种，只能相对统一成少数几种。系列机，由于系列内各档机器的结构变化不能太大，到一定时候会阻碍系列发展，只能实现在结构相同或相近的机器间的汇编语言应用软件的移植。模拟与仿真，模拟是用宿主机的机器指令解释，机器语言差别大时，速度慢；仿真是用宿主机的微程序解释，当机器差异大时，仿真困难，仿真的效率和灵活性差。

2、计算机系统的Flynn(弗林)分类法是按什么来分类的?共分哪几类?解释其含义。 答：弗林分类法是按指令流、数据流及其多倍性分类的。共分四类。

SISD--指令部件只对一条指令处理，只控制一个操作部件操作。如一般的串行单处理机。 SIMD--由单一指令部件同时控制多个重复设置的处理单元，执行同一指令下不同数据的操作。如阵列处理机。

MISD--多个指令部件对同一数据的各个处理阶段进行操作。这种机器很少见。

MIMD--多个独立或相对独立的处理机分别执行各自的程序、作业或进程。例如多处理机。

3、计算机系统结构的定义是什么？它与计算机组成、计算机实现有什么区别和联系？

指机器级程序员所看到的计算机属性，即概念性结构和功能特征。 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现 计算机实现是计算机系统结构的物理实现

系统结构、组成和实现所包含的具体内容是随不同机器而变化的 4．计算机设计人员需要完成哪些设计任务？

1、确定用户对计算机系统的功能、价格和性能的要求； 2、确定用户对计算机系统软硬件的要求； 3、设计出符合今后发展方向的系统结构

5．什么是RISC？什么是CISC？RISC的主要特点是什么？ RISC是精简指令集计算机。CISC是复杂指令系统计算机

(1) 选取使用频度较高的一些简单指令以及一些很有用但又不复杂的指令，让复杂指令的功能由频度高的简单指令的组合来实现。

(2) 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

(3) 只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器内完成。 (4) CPU中有多个通用寄存器。

(5) 采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成。采用超标量和超流水线技术，可使每条指令的平均执行时间小于一个时钟周期。 (6) 控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制. (7) 采用优化的编译程序

6．什么是地址映象和地址变换，它们之间有什么关系？

1、在Cache中，地址映象是指把主存地址空间映象到Cache地址空间；而地址变换则是指当程序已经装入到Cache后，在实际运行过程中，把主存地址如何变换成Cache地址；

2、在虚拟存储器中，地址映象是把虚拟地址空间映象到主存地址空间；而地址变换是在程序被装入主存储器后，在实际运行时，把多用户虚地址变换成主存实地址或磁盘存储器地址。

地址的映象和变换是紧密相关的。采用什么样的地址映象方法，就必然有与这种映象方法相对应的地址变换方法。

7．Cache存储系统有几种替换算法，有什么区别？ 1、轮换法；2、LFU算法；3、比较对法；4、堆栈法。

轮换法是一种先进先出（FIFO）算法，另外三种实际上都属于最久没有被使用（LFU）算法，只是它们的实现方式各不相同。

8．流水线中的“瓶颈”是如何产生的？有什么办法可以解决流水线“瓶颈”问题？

流水线中各段时间不相等引起“堵塞”、“断流”等问题，执行时间长的一段将成为整个流水线的“瓶颈”。

解决方法有：1、将流水线的“瓶颈”部分再细分；2、重复设置瓶颈功能段，让多个瓶颈功能段并行工作。

9、在页式虚拟存贮器中，什么叫页面失效?什么叫页面争用?什么时候两者同时发生?什么时候两者不同时发生?

答：要访间的虚页不在实际主存申时，就会发生页面失效。当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其它虚页占用时，就会发生页面争用。当分配给程序的内存已被全部占用之后，只要发生页面失效，就一定会发生页面争用。反之，发生页面失效，并不会发生页面争用。

10、计算机系统“由中间开始”设计，其“中间”指的是什么地方？这样设计的好处是什么？ 答：\中间\是指多级层次结构中的软、硬件交界面，目前是处于传统机器级与操作系统机器级之间。

这样设计，能合理地进行软、硬件的功能分配，优化软、硬件设计，可为软件和应用提供更多更好的硬件支持，可使软、硬件同时设计，缩短系统的设计周期。

五、计算题

1、用一台40MHZ处理机执行标准测试程序，它含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如下：

指令类型 整数运算 数据传送 浮点 控制传送

指令数

时钟周期数

45000 32000 15000 8000

1 2 2 2

求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。

2、某台计算机只有Load/Store 指令能对存储器进行读/写操作，其它指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPI数如下：

(1) 求上述情况下的平均CPI。

(2) 假设程序由M条指令组成。算逻运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算逻指令执行前用Load指令从存储器取到寄存器。因此有人建议增加另一种算逻指令，其特点是一个操作数取自寄存器，另一个操作数取自存储器，即寄存器?存储器类型，假设这种指令的CPI等于2。同时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。

3、某机器有10条指令，使用频度分别为：

0.01，0.15，0.12，0.07，0.08，0.13，0.15，0.03，0.17，0.09。 (1)计算用等长操作码编码的平均码长；4 (2)构造Huffman树；

(3)写出Huffman的一种编码，并计算其平均码长；

(4)只有二种码长，求平均码长最短的扩展操作码编码及其平均码长。