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计算机体系结构雨课堂第一章作业
计算机体系结构雨课堂第一章作业
1. 下列哪项是计算机系统设计的最重要原则？
- A. 加快经常性事件
- B. 程序局部性原理
- C. 提高并行性
- D. 摩尔定律
正确答案：A
解析： “加快经常性事件”（Make the Common Case Fast）是计算机系统设计中最核心的原则，也与阿姆达尔定律密切相关。其思想是将优化资源集中在最常执行的操作上，以获得最大的整体性能提升。
2. 根据CPU性能公式，CPU的性能取决于三个参数CPI、IC和什么？
- A. 指令周期
- B. 指令周期数
- C. 时钟周期时间
- D. 时钟周期数
正确答案：C
解析： CPU性能公式为：
CPU 时间 = 指令数(IC) × 每条指令的时钟周期数(CPI) × 时钟周期时间。因此，另外一个关键参数是时钟周期时间（Clock Cycle Time），即时钟频率的倒数。
3. 某程序在一台时钟频率为2GHz的计算机A上运行需要10秒。现在将设计一台计算机B, 希望将运行时间缩短为6秒。计算机设计者采用的方法是提高时钟频率，但这会影响CPU其余部分的设计，使计算机B运行该程序时需要相当于计算机A的1.2倍的时钟周期数。那么计算机设计者应该将时钟频率提高到多少？
- A. 4GHz
- B. 3.6GHz
- C. 2.4GHz
- D. 6GHz
正确答案：A
解析：
- 计算机A的总时钟周期数 =
10秒 × 2 GHz = 20 × 10^9周期。- 计算机B的总时钟周期数 =
(20 × 10^9) × 1.2 = 24 × 10^9周期。- 计算机B所需时钟频率 =
总周期数 / 目标时间 = (24 × 10^9) / 6秒 = 4 × 10^9 Hz = 4GHz。
4. 以下关于加快经常性事件原理的表述，说法正确的是？
- A. 浮点数运算应该用硬件的方法实现
- B. 对经常发生的时间应该分配更多的资源
- C. 加法溢出属于经常性事件
- D. 复杂指令系统计算机没有利用加快经常性事件原理
正确答案：B
解析： “加快经常性事件”原理的本质就是将优化重点和更多资源投入到最常发生、最频繁执行的任务上。选项B是对该原理最准确和通用的概括。
5. 如果某程序30%的执行时间是可以加速的，若加速比是2，那么由Amdahl定律得到的系统加速比为多少？
- A. 2
- B. 1.6
- C. 1.18
- D. 1.3
正确答案：C
解析： 根据阿姆达尔定律公式：
S_overall = 1 / ((1 - F_enhanced) + F_enhanced / S_enhanced)。代入数值：1 / ((1 - 0.3) + 0.3 / 2) = 1 / (0.7 + 0.15) = 1 / 0.85 ≈ 1.18。
6. 从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高排列顺序正确的是？
- A. 指令级并行、线程级并行、过程级并行、程序级并行
- B. 指令级并行、线程级并行、程序级并行、过程级并行
- C. 指令级并行、过程级并行、线程级并行、程序级并行
- D. 程序级并行、线程级并行、过程级并行、指令内部并行
正确答案：A
解析： 并行性的等级按其粒度从细到粗（从低到高）排列。指令级并行（ILP）粒度最细，其次是线程级（TLP），然后是进程级，最后是程序/作业级，粒度最粗。
7. 不同系列的机器之间，实现可移植性的途径不包括？
- A. 采用统一的高级语言
- B. 采用统一的汇编语言
- C. 模拟
- D. 仿真
正确答案：B
解析： 汇编语言是与特定计算机体系结构（ISA）紧密相关的，不同架构的汇编语言互不兼容。因此，无法通过“统一的汇编语言”来实现跨平台的可移植性。
8. 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. 计算机软件所要完成的功能
- B. 计算机硬件的全部组成
- C. 编程要用到的硬件组织
- D. 计算机各部件的硬件实现
正确答案：C
解析： 计算机系统结构（Architecture）定义的是软件和硬件之间的接口，即程序员（特别是底层程序员）可见的部分，如指令集、寄存器、寻址方式等，这些是“编程要用到的硬件组织”。而具体的硬件实现（如流水线级数）则属于计算机组成（Organization）的范畴，对程序员是透明的。
9. 计算机系统设计的定量原理不包括？
- A. 加快经常性事件
- B. 摩尔定律
- C. CPU性能公式
- D. 程序局部性原理
正确答案：B
解析： 定量设计原理是指在设计过程中用来进行计算、分析和权衡的公式或法则。A、C、D都是直接指导设计决策的定量或可定量分析的原理。而摩尔定律是一个对行业发展趋势的观察性定律，它描述了设计的外部环境和可用资源，而不是一个在设计中直接用来计算的内部原理。
10. 利用时间重叠原理实现并行处理的是？
- A. 流水处理机
- B. 多处理机
- C. 阵列处理机
- D. 机群系统
正确答案：A
解析： “时间重叠原理”的精髓是将一个任务分解为多个阶段，并通过让多个任务的不同阶段在时间上重叠执行来提升效率。流水处理机（Pipelined Processor）正是这一原理的典型应用。其他选项主要利用“空间重叠”（即复制多个处理单元）来实现并行。