内容发布更新时间 : 2024/6/13 15:27:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
1. (a)在流水线处理器中，什么是冒险(hazard)？在什么情况下出现冒险？对于冒险一般如
何处理？
(b)什么是CISC？什么是RISC？它们各自有什么特点和区别？ （c）什么是虚拟地址？虚拟地址有什么作用？ （d）解释下列名词：大端（bigendian）、小端(littleendian)、主机序、网络序 （a） 流水线冲突：在流水线系统中，由于相关的存在，使得指令不能在指定的周期内完成。流水线冲突包括结构冲突、数据冲突和控制冲突三种。 1） 结构冲突：因为硬件资源满足不了指令重叠执行要求而产生的冲突。解决方法：设置独立的数据、指令cache；阻塞后面指令运行 2） 数据冲突：一条指令依赖于前面指令的运行结果而产生的冲突。解决方法：定向、流水线互锁和编译器指令调度 3） 控制冲突：流水线遇到跳转指令或者其它更改pc值的指令。解决方法：预测指令运行、延迟跳转、尽快计算跳转目标地址。 （b）CISC 是“复杂指令集”的简称，复杂指令集指令数量很多，部分指令的延迟很长，编码是可变长度的。RISC 是“精简指令集”的简称，精简指令集指令数量少得多，没有较长延迟的指令，编码是固定长度的。
（c）虚拟地址是操作系统提供的对主存的抽象，它为每个进程提供了一个大的、一致的和私有的地址空间。它的作用是1）它将主存看成一个存储在磁盘上的地址空间的高速缓存，在主存中只保存活动区域，并根据需要在主存和磁盘之间来回传送数据，通过这种方式，它高效的利用了主存2）它为每个进程提供了一致的地址空间，从而简化了存储器管理3）它保护了每个进程的地址空间不被其它进程破坏。
(d)最低有效字节在最前面的方式，称为小端法，最低有效字节在最后面的方式，称为大端法。主机序是指机器CPU采用的字节表示方法。网络序是TCP/IP中规定的数据表示格式， 与CPU类型和操作系统无关，网络序采用大端排列。 2. 有如下假设：
（1）存储器是字节寻址的；
（2）存储器访问的是1字节的字（不是4字节的字）；
（3）地址宽度为13位；
（4）高速缓存是2路组相联的（E=2），块大小为4字节（B=4），有8个组（S=8）；高速缓存的内容如下，所有数字都是以十六进制来表示的：
（a）下面的放开展示的是地址格式（每个小方框一个位）。指出（在图中标出）用来确 定下列内容的字段：
（1）CO高速缓存块偏移 （2）CI高速缓存组索引 （3）CT高速缓存标记
（b）假设一个程序运行在上述机器上，它引用0xE34处的1个字节的字。指出访问的高速缓存条目和十六进制表示的返回的高速缓存字节值。指出是否会发生缓存不命中，如果出现缓存不命中，用“-”来表示“返回的高速缓存字节”。
(a)由于块大小是4(2)，那么需要两位来表示块内偏移；由于缓存一共有8(2)组，那么需
要3位来表示组索引；由于地址一共13位，那么标记位为8(13–2-3)位；按照高速缓存地址划分的规则（从高位到低位依次是标记，组索引，块内偏移），13位地址可标记为：
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(b)地址0xE34的二进制表示为：0b111000110100；根据上面的讨论，末两位为块内偏
移0b00(0x0)，末两位之前三位为组索引0b101(0x5)，末五位之前是标记 0b1110001(0x71)；通过查表可以找到组号为5，标记为0x71 的位置，该位置有效位为1，读取第一个字节得到数据0xB。
3. （a）确定下面的malloc请求序列得到的块大小和头部值。假设：
（1）分配器维持双字对齐，使用隐式空闲链表，格式如下图所示。 （2）块大小向上摄入为最接近的8字节的倍数。
(b)确定下面每种对齐要求和块格式的组合的最小块大小。假设：隐式空闲链表，不允 许有效载荷为零，头部和脚部放在4字节的字中。
（a）块大小包括块头部大小（如果块有尾部的话，那么也包含尾部大小），当请求3 字
节大小的块时，需要3+4=7字节的内容，而根据条件的8字节倍数要求，块的大小确定为8字节（最后一字节虽然没有申请，但也分配了）；根据图片显示的块结构，块头部值的最后三位为元数据，元数据头两位始终为0，最后一位为 1表示已占用的块；块头部值可计算为块大小加上块元数据值，即0x8+0b001，即头部值为9。 根据上面的方法，malloc(11)需要分配16字节的块，头部值为17(0x11)；malloc(20) 需要分配24字节的块，头部值为25（0x19）;malloc(21)需要分配32字节的块，头部值为33(0x21)
(c)第一项，块对齐单字，已分配和空闲块都有头部和尾部，那么头部和尾部数据需要
8字节；而有效载荷不允许为0，那么大于8且能被4整除的最小正整数为12，因此最小块大小为12。
第二项，块对齐单字，已分配块可以省略脚部，那么仅考虑已分配块，头部数据需要4 个字节；有小载荷不允许为0，那么大于4且能被4 整除的最小正整数为8，因此最小块大小为8。
第三项，大于8且能被8整除的最小整数为16。第四项，大于4且能被8整除的最小整数为8。