高级体系结构历年考博题简答题1
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2022-08-08
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k 高级体系结构历年考博题简答题
1、大规模机器同步的软件、硬件支持方法：
硬件：硬件排队锁、硬件原语
软件：延迟等待、旋转锁、软件排队锁、组合树
2、栅栏同步完成同步的过程：
栅栏强制所有到达栅栏的进程进行等待，直到所有的进程到达栅栏后释放所有进程，从
而实现同步。栅栏的实现通常使用两个旋转锁，一个用于记录到达的进程数目，另一个用于
使到达的进程等待。进程在等待过程中要不停地检查指定变量，直到所有进程到达栅栏。
3、采用松弛一致性模型提高性能的原理以及主要的硬件支持措施
松弛一致性模型的特点在于，允许读写操作打乱次序完成，但要同步操作来保证排序原
则，使得一个同步程序的表现和处理器使用顺序一致性表现一样。松弛一致性在保证程序正
确性的前提下增加指令执行的并行，所以采用松弛一致性模型的机器可以提高性能。根据消
除的读取顺序的内容，可以将松弛一致性模型划分为 4 类：
（1）、完全存储排序模型：消除了 W-R 顺序，硬件上的支持为写缓冲的读旁路等。维护写
的次序，这种模型方案用写缓冲，并提供读的旁路机制，从而允许处理机在其写操作被所有
别的处理机看到之前就继续进行读
（2）、部分存储排序模型：进一步消除了 W-W，在硬件支持上为写的流水线或其他并行等。
允许非冲突写隐含地乱序执行，实现上可以使写流水或重叠，而不是强制一个操作必须在另
一个之前结束。对同步操作仍然需要将写操作挂起，因为它引起写防护
（3）、弱排序模型，进一步消除了 R-R，R-W，在硬件支持上为不封锁读
（4）、释放一致性模型，进一步消除了 W-S
A
，R-S
A
，S
R
-R，S
R
-W，在硬件支持上为不封锁
读，旁路，无序写等。这种模型区分同步操作中的访问一个共享变量的获取操作 S-A，将对
象释放允许别的处理机获取访问权的释放操作 S
R
4、多处理机的相关性(Coherency)和一致性(Consistency)
如果对某个数据项的任何读操作均可得到其最新写入的值，则认为这个存储系统是一致
的(Conherency)，定义包括两个方面：返回给读操作的是什么值，即 coherency(一致性)；什
么时候才能将已写入的值返回给读操作，即 consistency(连贯性)。一致性和连贯性是互补的，
一致性定义了对同一个存储器地址进行的读写操作行为，而连贯性定义了关于访问其他存储
地址的读写操作
5、同时多线程、粗粒度多线程和细粒度多线程比较：
（1）、细粒度多线程，在每条指令之间都能进行线程的切换，从而导致多个线程的交替执行，
通常以时间片循环的方式实施线程交替，在循环过程中跳过阻塞的线程。
优点：可以较好地掩盖任何或长或短的阻塞带来的吞吐率的损失
缺点：单个线程的执行时间都减慢了。
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