[考古] 計算機結構學/張貴忠/96下
※ [本文轉錄自 FCU_Talk 看板]
作者: coolsprite ( ) 看板: FCU_Talk
標題: [考題][資訊系][張貴忠][計算機結構學][96下期末考]
時間: Wed Jun 18 13:39:32 2008
沒看過這個名字吧！新來的...XD
1.（15％）YES or NO Questions
(A)快取記憶體中的強迫性失誤(Compulsory Miss)次數沒有辦法降低
(B)全關聯式快取(Fully associativity cache)沒有衝突失誤(Conflict miss)
(C)對於降低失誤次數來說，關聯度(associativity)比容量重要的多
2.（15％）管線中的跳躍控制(branch in pipelining)
(A)說明如何將跳躍懲罰(branch penalty)縮減到一個週期？
(B)請問需要付出哪些成本以達到上一題的結果？
(C)請問以軟體的觀點來看，有什麼作法可以減輕跳躍懲罰？
3.（15％）簡答題
（a）說明快取記憶體是應用了哪兩種區域性原則（locatlity）來改善存取效能
（b）請問再不改變快取記憶體容量的情況下，增加區塊大小（block size）的
好處與效應為何？請說明？
（c）請解釋為什麼在兩個R-Type的指令間資量危障(data hazard)不需要讓管線
暫停（stall）？
4.（20％）快取記憶體設計（Cache Design）
(a)假設逢甲資工系發展出3種快取記憶體(Cache1,Cache2,Cache3)，其組態與相
對應的失誤率(Miss Rate)如下表所示，在這些處理器中一半的指令包含一次
的資料存取。假設快取失誤處罰時間為(6 + 以字組為單位的區塊大小)。
在Cache1的處理器中，以此工作量測到的CPI為2.0。請估算處理器配上哪個
快取記憶體在快取失誤時花最多的週期？
┌───┬─────┬────┬─────┬─────┐
│ │ 型態 │區塊大小│指令失誤率│資料失誤率│
├───┼─────┼────┼─────┼─────┤
│Cache1│直接對應 │1 字組寬│ 4 % │ 6 % │
├───┼─────┼────┼─────┼─────┤
│Cache2│直接對應 │4 字組寬│ 2 % │ 4 % │
├───┼─────┼────┼─────┼─────┤
│Cache3│2-路組關聯│4 字組寬│ 2 % │ 4 % │
└───┴─────┴────┴─────┴─────┘
(b)假設三種快取記憶體的容量均為4K個區塊，其位址為32bits，請計算出三種
快取分別需要多少標籤位元(Tag bits)？
5.（15％）管線設計(pipelining)
有一個系統架構設計者要設計一個新的微處理器的管線，他有一個負載的範例
程式，共10^6個指令，每個指令需要花費100ps才能完成。
(a)利用一個沒有管線化的處理器執行這個核心程式需要多久時間？
(b)採用最新技術的微處理器約20級的管線，假設管線是完美的設計，則相較於
沒有管線化的處理器可以得到多少的加速？
(c)真實的管線並不完美，因為每級管線中多少都會有額外負擔，請問這些負擔
會影響指令時間、指令產量，還是兩者皆有影響？
6.（20％）跳躍預測(Branch prediction)
有一個程式包含5個條件跳躍指令，這程式將被執行數千次，以下是每個條件跳
躍指令在程式執行過一次以後的結果(T:跳（taken）N:不跳（non-taken）)
Branch 1：T-T-T
Branch 2：N-N-N-N
Branch 3：T-N-T-N-T-N
Branch 4：T-T-T-N-T
Branch 5：T-T-N-T-T-N-T
假設每個條件跳躍的行為在每次程式執行時都一樣，在動態的設計中，假設每
一個條件跳躍指令都有自己的預測緩衝器(prediction buffer)，並且每個緩衝
器在每次執行前的狀態都相同，以下列出各種條件跳躍預測的設計：
(a)總是會跳 (b)總是不跳 (c)1位元的預測子，初始值設定會跳 (d)2位元的預
測子，初始值設定有點預測跳（weakly predict taken）
請問以上4種預測設計的準確度分別為何(請精確計算出數字)？
--
新來的老師 -- 阿忠！
沒說會不會當很多人... 揪竟...他會不會是把大刀呢！？
欲知詳情... 下週揭曉！！！
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 118.170.127.74
推
06/18 14:14,
06/18 14:14
→
06/18 14:29,
06/18 14:29
推
06/18 14:59,
06/18 14:59
→
06/18 15:07,
06/18 15:07
推
06/18 15:12,
06/18 15:12
→
06/18 19:37,
06/18 19:37
推
06/20 08:11,
06/20 08:11
推
06/20 14:37,
06/20 14:37
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 220.132.214.27