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2022年 408 计算机组成原理 第 22 题

计算机组成原理2022年选择题2分

题目

下列关于并行处理技术的叙述中,不正确的是( )。

错因

A

A 是正确叙述。多核处理器(multi-core)每个核都能独立取指、译码、执行不同的指令流处理不同的数据流——多指令流多数据流,妥妥的 MIMD。

B

B 也正确。向量处理器(如 GPU 内核、早期 Cray)用一条指令同时操作一个向量内的多个元素——单指令流多数据流(SIMD)的经典例子。也叫"数据级并行"。

D

D 也正确。SMP(Symmetric Multi-Processor,对称多处理器)的定义就是"所有处理器对称访问同一片主存"——共享单一物理地址空间,地址 X 在哪个核看都是同一个物理位置。这是 SMP 区别于 NUMA 和分布式系统的根本特征。

总解析

核心错点:硬件多线程 vs 多核——两件事

硬件多线程(hardware multithreading):在单个核内让一套执行单元被多个线程上下文复用——核内有多套寄存器组(PC / 通用寄存器组 / PSW…),每套对应一个线程;当一个线程因为缓存缺失等原因停下来,立刻切到另一个线程的寄存器组继续干活,避免执行单元空转。

多核(multi-core):芯片上有多个独立的核,每个核独立工作。

两者正交

单核多核
不支持硬件多线程经典 80386、早期 Pentium早期多核 ARM
支持硬件多线程Pentium 4 with HT(典型例子)、Sun UltraSPARC T1现代 Intel i7(每核 2 线程)

C 说"硬件多线程技术只可用于多核处理器"——这是错的:

  • Pentium 4 单核也有 HyperThreading(一种硬件多线程实现)
  • IBM POWER 单核也用过 SMT(同步多线程)
  • "只可用于多核"把硬件多线程的适用面限制错了

事实上,硬件多线程技术诞生时(1990 年代后期)多核还很少见——它最初就是为单核设计的"提高执行单元利用率"的方案,后来才下放到多核里每核也用一份。

逐项判定

选项说法对/错关键判据
A多核 = MIMD多个核各自跑不同指令流处理不同数据
B向量 = SIMD一条指令操作向量的多个元素
C硬件多线程只可用于多核单核也能用(如 Pentium 4 HT)
DSMP 共享单一物理地址空间这是 SMP 的定义

Flynn 分类法速查(408 高频):

分类全称例子
SISD单指令流单数据流经典单核 CPU
SIMD单指令流多数据流向量处理器、GPU、SSE/AVX 指令
MISD多指令流单数据流实际无典型例子(理论分类)
MIMD多指令流多数据流多核 CPU、SMP、集群

最终答案是 C(这是错误叙述)

记忆口诀

  • 多核 = "硬件多套核" → 物理并行
  • 硬件多线程 = "一套核切着用" → 时间复用 + 单核也能搞
  • SMP = "对称共享主存" → 平等使用同一片地址空间
  • NUMA = "本地访存快、远程访存慢" → 不对称

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