计算机系统结构前60分复习资料手打
计算机体系结构复习资料
第一章计算机体系机构的基本概念1.计算机系统结构包括数据表示、机器工作状态、信息保护，不包括主存速度。
计算机系统结构应该考虑的内容包括主存容量和编址方式，而主存采用MOS还是TTL器件、主存是采用多体交叉还是单体、主存频宽的确定等都不是计算机系统结构应该考虑的内容。
存储器采用单体单字，还是多体交叉并行存取，对系统结构设计是透明的。
又如在系列机内推出新机器，不能更改的是原有指令的寻址方式和操作码，而存储芯片的集成度、系统总线的组成、数据通路宽度是可以更改的。
系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的体系结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。
2. 计算机系统中提高并行性的技术途径有时间重叠、资源重复和资源共享三种。
在高性能单处理机的发展中，它的实现基础是流水线。
3. 软件和硬件在逻辑功能上是等效的，软件的功能可用硬件或固件完成，但性能、实现的难易程度不同。
4. Amdahl 定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。
5. 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，计算机实现是计算机组成的物理实现。
6. 计算机系统多级层次结构由高到低，依次是应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言级和微程序机器级。
7. 某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。
系统加速比=1 / (1-可改进比例+可改进比例/部件加速比)5 = 1 / (1-可改进比例+可改进比例/ 20)可得可改进比例=84.2%8. 假设某应用程序中有4类操作，通过改进，各操作获得不同的性能提高。
具体数据、如下所示。
（1）改进后，各类操作的加速比分别是多少？（2）各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是多少？（3）4类操作均改进后，整个程序的加速比是多少？多部件改进后的系统加速比=1 / (1-（11.1%+33.3%+38.9%+16.7%）+（11.1%/2+33.3%/1.33+38.9%/3.33+16.7%/4）)=2.169. 将计算机系统中某一功能的处理速度加快20倍，但该功能的处理时间仅占整个系统运行时间的40%，则采用此增强功能方法后，能使整个系统的性能提高多少。
计算机体系结构复习要点
第一章计算机体系结构的基本概念1.计算机系统的层次结构L6应用语言虚拟机L5高级语言虚拟机L4汇编语言虚拟机L3操作系统虚拟机L2机器语言L1微程序机器级：L1~L3级用解释的方法实现，L4~L6级用翻译的方法实现。
翻译和解释是语言实现的两种基本技术。
共同点：都是以执行一串L级指令来实现一跳L+1级指令；不同点：翻译技术是先把L+1级程序全部转换成L 级程序后，再去执行新产生的L级程序，在执行过程中L+1级程序不再被访问；而解释技术则是每当一条L+1条指令被译码后，就直接去执行一串等效的L级指令，然后再去取下一条L+1级的指令，依次重复进行。
一般来说，解释执行比编译后再去执行所花的时间多，但占用的存储空间较少。
2.计算机系统结构的定义计算机系统结构是程序员看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
计算机设计的3个方面：指令集结构、组成、硬件。
计算机系统结构概念的实质是：确定计算机系统中软硬件的界面，界面之上是软解实现的功能，界面之下是硬件实现的功能。
3.计算机组成和计算机实现计算机系统结构指的是计算机系统的软硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。
计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联系。
计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器间技术和微组装技术，其中器件技术在现实技术中起主导作用。
系列机是指由同一厂商生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
4．定量分析技术（计算）Amdahl定律、CPU性能公式（简答）程序的局部性原理：它是指程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对地簇聚。
（局部性包括时间局部性和空间局部性。
02325计算机系统结构复习资料全
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(ResourceReplication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
计算机体系结构复习资料.doc
第一章计算机体系结构的基本概念1.层次结构——计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。
2.体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。
3.透明性——在计算机技术中，对木来存在的事物或属性，从某一角度来看乂好像不存在的概念称为透明性。
4.系列机——在一个厂家生产的具冇相同的体系结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。
5.软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，1WK 它们所获得的结果一样，差别只在于运行的吋间不同。
6.兼容机——不同厂家牛产的、具有相同体系结构的计算机。
7.计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。
8.计算机实现一一计算机组成的物理实现。
9.存储程序计算机（冯•诺依曼结构）——采用存储程序原理，将程序和数据存放在同一存储器中。
指令在存储器中按其执行顺序存储，由指令计数器指切每条指令所在的单元地址。
10.并行性——在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的T 作。
11.响应时间——从事件开始到结束之间的时间，也称执行时间。
12.测试程序——用于测试计算机性能的程序，可分为四类：真实程序、核心程序、小测试程序、合成测试程序。
13.测试程序组件一一选择一个各个方面有代表性的测试程序，组成一个通用的测试程序集合。
这个通用的测试程序集合称为测试程序组件。
14.大概率事件优先——此原则是计算机体系结构中最重要和最常用的原则。
对于大概率事件（最常见的事件），赋了它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。
15. 系统加速比——系统改进前少改进后总执行吋间Z 比。
16. Amdahl 定律一一加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系 统中的所占的重要性。
17. 程序的局部性原理一一程序在执行时所访问的地址不是随机的，而是相对簇聚；这 种簇聚包括指令和数据两部分。
18. CPT ---- 扌旨令时钟数(Cycles per Instruction )。
计算机系统结构复习资料汇总
计算机系统结构复习资料汇总第一章计算机系统结构概述1.P1传统机器语言机器M1<具有L1机器语言（机器指令系统），用微指令程序解释机器指令>研究什么，看到了什么？微程序机器（M0）用硬件实现，传统机器语言机器M1用微程序（固件）实现。
2.P2 系统结构是对计算机系统中各级界面的划分、定义及其上下的功能分配。
每级都有自己的系统结构。
客观存在的事物或属性从某个角度看不到，简称透明。
不同机器级程序员所看到的计算机属性是不同的，它就是计算机系统不同层次的界面。
系统结构就是要研究对于某级，那些属性是透明的，那些属性不应透明。
透明可以简化该级的设计，但因无法控制，也会带来不利影响。
系统结构-》计算机系统结构-》计算机组成3.P8 软、硬件取舍的基本原则第一：考虑在现有硬、器件（主要是逻辑器件和存储器件）条件下，系统要有高的性能价格比；第二：考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理的限制各种组成、实现技术的采用第三：不仅能从“硬”的角度考虑如何便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的进展，还应从“软”的角度把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持放在首位。
4.P14 软件的可移植性指的是软件不修改或者只经少量修改就可由一台计算机移植到另一台计算机运行，同一软件可以应用于不同的环境。
有以下几个基本技术：统一高级语言采用系列机模拟和仿真5.P24 并行性开发的途径时间重叠是在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠使用同一套硬件设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
如流水线资源重复是在并行性概念中引入空间音速，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。
如双工系统等。
资源共享是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源来提高资源利用率，相应的也就提高了系统的性能。
例如多道程序分时系统，可以共享CPU，贮存以降低系统价格。
计算机系统结构复习资料
计算机系统结构复习资料计算机系统结构：计算机系统结构是指传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
扩容性：扩容性就是可以升级的程度，扩容性越高能升级的空间就越大。
Amdahl定律：对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
软件兼容是指一台计算机上的程序不加修改就可以搬到另一台计算机上正常运行。
内存又叫主存、基本单位是字节存储系统的理论依据是：局部性原理，局部性包括时间局部性和空间局部性什么是流水线技术：把多个处理在时间上错开，依次通过各功能段，这样，每个子过程就可以与其他的子过程并行进行。
P268互连网络：是一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方法式构成的网络，用来实现计算机系统中节点之间的相互连接。
顺序流水线：在顺序流水线中，流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。
乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端流入的顺序可以不同，允许后进入的流水线的任务先完成。
强制性不命中：当第一次访问一个块时，该块不在cache中，需从下一级存储器中调入cache。
容量不命中：如果程序执行时所需的块不能全部调入cache中，则当某些块被替换后，若又重新被访问，就会发生不命中。
冲突不命中：在组相联或直接映像cache中，若太多的块映像到同一组中，则会出现改组中某个块被别的块替换，然后又被重新访问的情况。
实现可移植性的三种方法：统一高级语言、系用系列机、模拟和仿真并行性有哪两个方面：（填空）同时性和并发性提高并行性的技术途径：（填空）时间重叠、资源重复、资源共享P74流水线冲突（相关）有哪三种：结构冲突、数据冲突、控制冲突P55流水线的分类：根据功能分（填空+选择）。
按照线性和非线性（填空+选择）。
以及乱序和顺序（名词解释）常用的调度方法有三种：从前调度、从目标处调度、从失败处调度P114指令的动态调度：依靠硬件的叫动态调度，依靠编译器的叫静态调度P142多流出处理机有两种基本风格：超标量（superscalar）、超长指令字（Very Long Instruction Word，VLIW）P191三级存储系统由什么构成：Cache（告诉缓冲存储器）、主存储器、磁盘存储器（辅存）P207三种类型的不命中：（填空+名词解释）强制性不命中、容量不命中、冲突不命中P259通道有三种类型：（填空）字节多路通道、选择通道、数组多路通道P269交换函数和均匀洗牌P275了解静态互连网络P225Cache优化技术总结P18冯诺依曼结构的主要特点：（简答）1)计算机以运算器为中心2)在储存器中，指令和数据同等对待3)储存器是按地址访问、按顺序线程编程的一堆结构，每个单元的位数是固定的4)指令的执行是顺序的5)指令由操作码和地址码组成6)指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算P45设计RISC机器一般应当遵循哪些原则：（简答）1)指令条数少，指令功能简单2)采用简单而统一的指令格式，并减少寻址方式，指令字长都为32位或64位3)指令的执行在单周期内完成4)采用load-store结构5)大多数指令都采用硬连逻辑来实现6)强调优化编译器的使用，为高级语言程序生成优化的代码7)充分利用流水技术来提高性能P54流水线技术有哪些特点：(简答)1)流水线可以把一个处理过程分解为若干个子过程，每个子过程由一个专门的功能部件来实现。
计算机系统结构复习材料
考试题型一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）二、名词解释（本题共4小题，每小题3分，共12分）三、判断题（本题共13小题，每小题1分，共13分）四、简答（本题共5小题，每小题5分，共25分）五、应用题（本大题共3小题,每小题10分，共30分）第一章计算机系统结构概论一、系统结构(名词解释)：从计算机系统的层次结构定义，系统结构是对计算机系统中各级界面的划分、定义及其上下的功能分配。
每级都有其自己的系统结构。
二、透明性(名词解释)：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，简称透明。
不同机器级程序员所看到的计算机属性是不同的，它就是计算机系统不同层次的界面。
三、组成(名词解释)1.计算机组成的定义：计算机组成（又称计算机设计）是指计算机系统的逻辑实现。
包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
它着眼于机器内各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能以及各部件间的联系。
2.计算机组成的设计是按所希望达到的性能价格比，最佳、最合理的把各种设备和部件组成计算机，以实现所确定的计算机系统结构。
对传统机器程序员来说，计算机组成的设计内容一般是透明的。
3.计算机组成的任务是在计算机系统结构确定分配给硬件子系统的功能及其概念结构之后，研究各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。
(1)数据通路宽度：数据总线上一次并行传送的信息位数。
(2)专用部件的设置：是否设置乘除法、浮点运算、字符处理、地址运算等专用部件，设置的数量与机器要达到的速度、价格及专用部件的使用频度等有关。
(3)各种操作对部件的共享程度：分时共享使用程度高，虽限制了速度，但价格便宜。
设置部件多降低共享程度，因操作并行度提高，可提高速度，但价格也会提高。
(4)功能部件的并行度：是用顺序串行，还是用重叠、流水或分布式控制和处理。
(5)控制机构的组成方式：用硬联还是微程序控制，是单机处理还是多机或功能分布处理。
计算机系统结构 复习要点
计算机系统结构：第一章基本概念填空题、选择题复习：1、从使用语言角度，系统按功能划分层次结构由低到高分别为：微程序机器M0、传统机器M1、操作系统机器M2、汇编语言机器M3、高级语言机器M4、应用语言机器M5.2、计算机系统的设计思路：“从中间开始”设计的“中间”是指层次结构中的软硬件交界面，目前多数在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。
3、翻译与解释的区别与联系：区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句；联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。
4、模拟与仿真的区别：模拟：用机器语言解释实现软件移植的方法，解释的语言存在主存中；仿真用微程序解释，存储在控制存储器中。
5、解决好软件的可移植性方法有统一高级语言、采用系列机、模拟与仿真。
6、系列机必须保证向后兼容，力争向上兼容。
7、非用户片也称通用片，其功能是由器件厂生产时定死的，器件的用户只能用，不能改；现场片，用户根据需要改变器件内部功能；用户片是专门按用户的要求生产高集成度VLSI器件，完全按用户的要求设计的用户片称为全用户片。
一般同一系列内各档机器可分别用通用片、现场片或用户片实现。
8、计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、信息处理、知识处理、智能处理。
9、并行性开发的途径有：时间重叠、资源重复和资源共享。
10、并行性是指：同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，并行性包含同时性和并发性二重含义。
11、科学计算中的重大挑战性课题往往要求计算机系统能有1TFLOPS的计算能力、1TBYTE 的主存容量、1TBYTE/S的I/O带宽。
12、并行处理计算机的结构：流水线计算机——时间重叠，阵列处理机——资源重复，多处理机——资源共享。
13、多机系统分多处理机系统和多计算机系统，多处理机系统：多台处理机组成的单一系统，多计算机系统：多台独立的计算机组成的系统。
14、多机系统的耦合度可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合。
自考-计算机系统结构--复习资料大全
计算机系统结构--复习资料大全1计算机系统的多级层次结构, , 1：M0微程序（微指令）机器、2：M1传统（机器指令）机器、3：M2操作系统（作业控制）机器、4：M3汇编语言机器、5：M4高级语言机器、6：M5应用语言机器；1-2为实际机器，3-6为虚拟机器2, 各个机器级的实现的依靠, , 翻译和解释3, 翻译, translation, 是先用转换程序将高一级机器级上实现的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器上实现的技术。
4, 解释, interpretation, 在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能，通过高级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
5, M0-M5各级的实现方式, , M0用硬件实现，M1用微程序（固件实现），M2到M5大多采用软件实现。
6, 虚拟机器的定义, , 以软件为主实现的机器7, 实际机器的定义, , 以硬件或固件实现的实际机器8 透明的定义, , 客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称之为透明9 计算机系统结构的定义,, 是系统结构的一部分，指的是传统机器级的系统结构，其界面之上包括操作系统、汇编语言、高级语言和应用语言级中所有的软件功能，界面之下包括所有硬件和固件的功能。
它是软件和硬件/固件的交界面，是机器语言、汇编语言、程序设计者，或者编译程序设计者看到的机器物理系统的抽象。
是研究软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，提供机器语言、汇编语言设计者或编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到或遵循的计算机属性。
10计算机系统结构的属性（需了解一部分）, , 1、数据表示；2、寻址方式；3、寄存器组织；4、指令系统；5、存储系统组织；6、中断机构；7、系统机器级的管态和用户态的定义与切换；8、I/O结构；9、信息保护方式和保护机构等等。
11计算机系统结构不包含的内容,, 不包含“机器级内部”的数据流和控制流的组成，逻辑设计和器件设计等。
计算机系统结构复习资料
计算机系统结构复习资料计算机系统结构复习资料11.透明：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称对它是透明的2.计算机组成：机器级内部数据流和控制流的组成及逻辑设计（时间的排序与控制）3.计算机实现：计算机组成的物理实现（器件的集成度和微组装技术）4.计算机性能如何要看其：硬件，软件，可用性，可靠性等多种指标的综合5.软件移植途径：统一高级语言，系列机，模拟与仿真6.3T性能目标：1TFLOPS计算能力，1TBYTE主存容量，1TBYTE/S的I/O带宽7.为何没有通用的高级语言：人们不愿抛弃惯用的，长期积累且已被证明是正确的语言8.CISC：复杂指令系统计算机RISC：精简指令系统计算机9.程序的动态再定位：程序在实际主存空间中的位置可动态移动的定位技术10.设计指令系统包括：指令功能（操作类型，具体操作），指令格式的确定11.指令：操作码，地址码两部分组成。
12.指令格式的优化：如何用最短的位数来表示指令的操作信息和地址信息13.缩短指令字中地址码长度的方法：加基址，加变址，相对寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址14.操作系统中：过热的高频使用的“机构型”功能适合硬化，频度低的或“策略型”功能不适合硬化15.机构型：基本通用稳定且能定义的功能策略型：不稳定的，会不断改变的功能16.中断源：引起中断的各种事件17.输入输出系统包括：输入输出设备，设备控制器与输入输出操作相关的软硬件18.集中式串行链接方式控制线总数3根，定时查询2+log2N根，独立请求2N+1根19.数据宽度：取得总线后传送数据总量数据通路宽度：一个传送周期传送的信息量20.专用总线：只连接一对物理部件的部线非专用总线：被多个部件所分时共享，同一时一个部件可使用总线通讯21.高速缓冲存储器：为弥补主存速度不足，在处理机和主存之间设置一个高速，小容量的Cache，构成Cache—主存存储层次。
22.阵列处理机特点：利用资源重复；同时性，提高速度；灵活；算法联系紧密。
计算机系统结构 重点 题解 自考复习资料
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次结构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
《计算机系统结构》复习资料
《计算机系统结构》复习资料一、名词解释1．计算机系统结构2. 存储器替换策略3．命中率存储器替换策略4．静态流水线5．缺页6．虚拟地址空间7．动态互连网络8．动态流水线9．存储器带宽二、选择题1.对汇编语言程序员，下列（）不是透明的。
A.中断字寄存器B.乘法器C.移位器D.指令缓冲器2.下列（）兼容方式对系列机来说是必须做到的。
A.向前兼容B.向后兼容C.向上兼容D.向下兼容3.假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执行，则A称为（）。
A.仿真机B.宿主机C.虚拟机D.目标机4.下列那种存储设备不需要编址？A. 通用寄存器B. 主存储器C. 输入输出设备D. 堆栈5.在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时，下列方法按照评价准确性递增的顺序排列是（）。
（1）、实际的应用程序方法（2）、核心程序方法（3）、玩具基准测试程序（小测试程序）（4）、综合基准测试程序A．（1）（2）（3）（4） B.（2）（3）（4）（1）C．（3）（4）（1）（2） D.（4）（3）（2）（1）6.设主存和辅存的平均访问时间分别为10-6秒和10-2秒，若要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到10-4，问至少应保证主存访问命中率为多少？A）0.97 B）0.98C）0.99 D）17.按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（）级机器语言。
A.传统机器语言机器B.操作系统机器C.汇编语言机器D.高级语言机器8.早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。
但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多C．编程困难 D．存储单元的利用率很低9.下图所示的时空图对应的处理机为：指令A. 标量处理机B. 超标量处理机C. 超流水处理机D. 超标量超流水处理机10.对输入输出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求？1)异步性2)同步性3)分时性4)实时性5)设备相关性6)设备无关性A. 2,3,5B. 1,4,6C. 2,4,6D. 1,3,511.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？A.随机页面替换算法B.先进先出替换算法C.最久没有使用算法D.最优替换算法12.一到多的通信情况，即一个源结点发送同一个消息到多个目的结点，叫做（）。
计算机系统结构复习材料（供参考）
计算机系统结构复习材料（供参考）这边整理的例题，⽼师说不会考原题！请配合PPT 和课本使⽤，认真复习。
如果到时候没有帮上很⼤的忙请不要怪我！⼀、填空题（每空1分，共20分）1．计算机系统多级层次结构含义P1 考6个机器级以及各⾃⽤什么实现。
计算机多级层次结构由⾼到低分别为应⽤语⾔机器级、⾼级语⾔机器级、汇编语⾔机器级、操作系统机器级（前4者均⽤软件实现）、传统机器语⾔机器级（⽤微程序（固件）实现）和微程序机器级（⽤硬件实现）。
2．弗林分类P26 可以写英⽂也可以写中⽂。
1966年，弗林提出按指令流和数据流的多倍性对计算机系统分类。
把计算机系统分成单指令流单数据流SISD 、单指令流多数据流SIMD 、多指令流单数据流MISD 和多指令流多数据流四⼤类MIMD 。
3．计算机系统持续性能评测，⼏种⽅式表达式，以及表达式中变量含义P10。
⼏何性能平均值不考。
（1）算术性能平均值A m①以速率评价： = 1/n(1/T 1+1/T 2+……+1/Tn)②以时间评价:（2）调和性能平均值H m= n/( T 1+T 2+……+Tn)（3）加权算术平均值A m以上的式⼦，T i 和R i 分别是第i 个程序的执⾏时间和执⾏速率，αi 是权值∑∑====n i in i i m T n R n A 11111∑==ni i m T n A 11∑∑====ni i n i i m T n R n H 111∑∑====ni iini i i m T R A 111αα4．规格浮点数，P40表2-1。
这题是这样考的：题⽬会给化出p=？，m=？，r m=？和某种条件，然后求该条件下的值。
（以下那张图考试时不会给出），并要记补充那句。
* 表中特例是指r m为2的整数次幂时，⽤=2m代⼊。
补充：随着r m越⼤，可表⽰数的范围增⼤、个数增多、精度单调下降，右移造成的精度损失降低，运算速度提⾼。
5．尾数下溢处理⽅法，优缺点⽐较P44。
计算机系统结构复习
计算机系统结构复习计算机系统结构是计算机科学中的重要概念，它涉及到计算机的硬件和软件组成部分以及它们之间的相互关系。
本文将回顾计算机系统结构的主要概念和原理，以便读者能够全面理解计算机系统的运行和设计。
一、计算机系统简介计算机系统由硬件和软件两个主要组成部分构成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等，软件则包括操作系统、应用程序等。
计算机系统通过硬件和软件的协同工作来完成各种计算任务。
二、计算机系统的层次结构计算机系统可以被划分为多个层次，这种层次结构可以帮助我们理解计算机系统的各个组成部分以及它们之间的联系。
常见的计算机系统层次结构包括：硬件层、指令集架构层、操作系统层、应用层。
1. 硬件层硬件层是计算机系统中最底层的层次，它包括中央处理器、内存、输入输出设备等硬件组件。
这些硬件组件通过电子信号的传递来完成计算和数据存储等任务。
2. 指令集架构层指令集架构层是一个抽象的层次，它定义了计算机系统的指令格式和操作方式。
指令集架构是硬件和软件之间的接口，它规定了软件如何与硬件进行交互。
3. 操作系统层操作系统层负责管理计算机系统的资源，包括处理器的分配、内存的管理、文件的管理等。
操作系统为应用程序提供了一个运行的环境。
4. 应用层应用层是计算机系统中最高层的层次，它包括各种应用程序，如文字处理、网页浏览器、数据库管理等。
应用程序通过操作系统层与硬件进行交互，完成特定的计算任务。
三、计算机系统的设计原则计算机系统的设计需要遵循一些基本原则，以保证系统的高性能、可靠性和可扩展性。
1. 完整性原则计算机系统应当包括所有必要的硬件和软件组件，以满足用户的需求。
2. 一致性原则计算机系统的各个组成部分应当保持一致性，以便用户能够更加容易地理解和使用系统。
3. 性能原则计算机系统应当具有良好的性能，包括处理速度、响应时间等方面。
4. 可靠性原则计算机系统应当具有高度的可靠性，能够在故障发生时进行恢复并保证数据的安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.现代通用计算机系统可分为哪几级，它们的相对位置是什么？按由高到底的次序分别是应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级和微程序机器级。
2.什么是并行性？提高计算机系统并行性的技术途径有哪三个？并解释，各举一系统类型例子。
并行性是指问题中具有可同时进行运算或操作的特性；并行性的技术途径有时间重叠，资源重复，资源共享；时间重叠：引入时间因素，是让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度，例子如流水处理机CRAY-1；资源重复：引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能，通过例子如阵列处理机ILLIAC IV；资源共享：是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源，来提高其利用率，相应也就提高了系统的性能，例子如多道程序分时系统。
3.单指令流多数据流的并行处理机在系统组成上应包含哪些部分和功能？（1）用专门的并行算法对数组，向量中得元素进行并行处理。
（2）用一台高性能处理机来进行标量处理和控制互连网络的连接。
（3）用一台管理处理剂来运行系统程序和输入输出任务。
4.概要叙述软硬件取舍的基本原则。
第一个原则是应考虑在现有的硬件条件下，系统要有高的性能价格比。
第二个原则是要考虑到准备采用和可能采用的组成技术。
第三个原则是，从“硬” “软”两个角度考虑采用的技术成果和采纳的硬件支持。
5.什么是软件的向上兼容和向下兼容，系列机对软件兼容的要求是什么？软件向上或下兼容指的是按某档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它高低档的机器上，系列机软件兼容的基本要求是必须保证向后兼容，力争向上兼容。
6.叙述耦合度的定义，并简单叙述什么是最低，松散和紧密耦合？耦合度反应多机系统中各机间物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱。
最低耦合指各计算机之间无物理连接，也无共享的联机硬件资源。
松散耦合指多台计算机体通过通道或通信线路实现互连，共享某些外围设备。
紧密耦合指多台计算机经总线或高速开关互连，共享主存，有较高的信息传输速率。
7.根据弗林分类法，计算机系统可分为几大类？简单介绍这几大类系统。
分为单指令流单数据流SISD，单指令流多数据流SIMD，多指令流单数据流MISD和多指令流多数据流MIMD。
8.分析并行处理机，单处理机流水方式，多处理机和单处理一次重叠方式这四种系统，各能达到什么并行性等级？各自遵循何种并行性途径发展来的？并行处理机，操作级并行，资源重复。
单处理机流水，操作或指令步骤并行，部件级时间重叠。
多处理机，指令，任务程序，作业全面并行，时间重叠和资源共享。
一次重叠的单处理机，指令级操作步骤并行，时间重叠。
9.根本器件的功能.器件可分为哪几类，它们的区别是什么？分为非用户片，现场片和用户片，非用户片的功能是由器件厂生产定死的，器件的用户只能用不能改，现场片用户可以根据需要改变一部分内部功能。
用户片是专门接用户要求生产的高度集成器件。
10实现软件移植的途径有哪些？各受什么限制？软件移植的途径主要有：统一高级语言，设计系列机，模拟与仿真。
统一高级语言，可以解决结构相同或完全不同的机器间的软件移植，从长远看是方向，但目前难以解决，只能作相对统一。
系列机，只能实现同一系列内的软件兼容，虽然允许发展变化，但兼容的约束反过来会阻碍系统的结构取的突破性的进展。
模拟与仿真，模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率，速度会急剧下降。
仿真在速度上的损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统间使用，否则效率会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。
11.设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计，计算机组成设计，计算机实现各种应考虑的问题。
系统结构设计考虑是否要设置乘法指令。
计算机组成设计考虑是否要配置高速乘法器。
计算机实现考虑的是组成高速乘法器或加法-移位器的器件集成度，类型数量以及微组装的技术。
12简述实现软件移植的统一高级语言的途径存在的问题。
问题是至今虽然有上百种高级语言，但没有一种是对各种应用通用的。
第一.不同的用途语言要求的语言语法，语义结构不同；第二，人们对语言的基本结构看法不一；第三，即使同一高级语言在不同厂家的机器上也不能完全通用；第四，人们不愿抛弃惯用的语言，不愿抛弃长期积累的，用原有语言编写且已被实践证明是正确的软件。
13.当浮点数尾数基值Rm增大时，对机器数的表示会产生什么影响？可扩大浮点数可表示数的范围，增加可表示的数的个数，减少运算数中得移位次数，降低数的可表示精度，提高运算速度等。
14.列举面向目标程序优化实现改进的几种思路。
第一种思路是通过大量已有机器的机器语言程序及执行情况进行统计各种指令和指令串的使用频度来加以分析和改进。
第二种思路是增设强功能复合指令来取代原先是由常用宏指令或子程序实现的功能。
15.列举RISC的优点，RISC原则，设计RISC结构采用的技术。
RISC优点：1简化指令系统设计，适合VISI实现。
2提高机器的执行速度和效率。
3降低设计成本，提高了系统的可靠性。
4可直接支持高级语言的实现。
RISC原则：1确定指令系统时，只选择使用频度很高的那些指令，再增加少量能有效支持操作系统，高级语言实现及其它功能的指令，大大减少指令条数，使之一般不超过100条；2减少指令系统素用寻址方式种类，一般不超过两种；3让所有的指令都在一个机器周内完成；4扩大通用寄存器数，一般不少于32个，尽量减少访存，只存取指令访存；5为提高指令执行速度，大多数指令都用硬联控制实现，少数指令才用微程序实现；6通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实习。
RISC采用的技术；1按RISC一般原则设计；2逻辑实现用硬联合和微程序结合；3用重叠寄存器窗口；4指令用流水和延迟转移；5优化设计设计编译系统.16.简述确定和引入数据表示的原则。
一是看引入后，系统效率是否显著提高，即是否显著减少了实现时间和所需的存储空间。
二是看引入的数据表示，其通用性和利用率是否提高。
17.列举面向操作系统优化实现改进的几种思路。
第一种思路是通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行分析；第二种思路是考虑如何增设专用于操作系统的新指令；第三种思想是把操作系统中频繁使用的，对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现。
18.列举浮点数尾数下溢的几种处理方法。
截断法是将尾数超出机器字长的那部分简单截掉，恒置“1”法是让机器运算器规定字长的最低位恒为1状态，查表舍入法是用ROM或PLA芯片存放下溢处理结果表，每次经查表来读得相应的处理结果。
19.简述程序的动态再定位的思想。
什么是程序动态再定位？支持程序动态再定位的是什么寻址方法？思想：在硬件上设置基址寄存器和地址加法器。
在程序不作变换直接装入主存的同时，装入主存的起始地址存入对应该道程序使用的基址寄存器中。
程序执行时，只要通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基址形成物理有效地址后去访存即可。
程序动态再定位：指程序在实际主持空间中得位置可以动态移动的定位技术。
一种作法是，在硬件上设置基址寄存器和地址加法器，另一种作法是，设置逻辑地址到主存物理有效地址的映像表硬件。
支持程序程序再定位的是基址寻址方法。
20.什么是专用总线和非专用总线，列举它们各自的优点。
专用总线：只连接一对物理部件的总线。
优点是不争用总线，系统流量高，控制简单。
非转移总线：可以被多种功能或多个部件所分时共享，同一时候只有一对部件可使用总线进行通用. 优点是总线的线数少，选价低，可扩充能力强。
21.简述数据宽度和数据通路宽度的区别，并说明数据宽度有哪几类，并说明它们适合的设备类型。
数据宽度是指系统在二次分配总线的期间里，经数据总线所传送的数据总量，数据通路宽度是指一个时钟周期内所传送的信息位数，即数据总线的线数。
数据宽度可以有单字，定长块，可变长块，单子加定长块和单字加可变长块5种方式。
单字节方式适用于挂低速设备，定长块方式适用于挂磁盘等高速设备总线。
可变长块适用于挂优先级高的中，高速设备的总线，单子加定长块方式和可变长块类似，单字加可变长块使用起来最灵活。
22.列举IBM370中断响应的几种类型，加以排序。
按照中断响应的优先次序可分为；紧急的机器校验中断，管理程序调用和程序性中断，可抑制的机器校验中断，外部中断，输入/输出中断，重启中断。
23.解释说明总线的三种控制方式，各需要增加几根用于总线控制的控制线？并说明每种方法优先级总线的控制方式有串行链接，定时查询和独立请求三种方式。
串行链接方式中所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发出请求。
定时查询通过查询计数器上的计数值与部件号是否一致，确立总线的控制权。
独立请求的每个部件都有一对“总线请求”和“总线准许”线。
串行链接需增加3根控制线，优先级线连固定，无灵活性。
定时查询需增加2+（LOG2 N）根控制线，优先级可用程序改变，灵活性强。
独立请求需增加2N+1根控制线，优先级可用程序改变，灵活性强。
24.对中断进行分类的根据是什么？这样分类的目的何在？中断分类是把中断源按性质相近，中断处理过程类似的归为同一类。
分类的目的是为减少中断处理程序入口，每一类给一个中断服务程序总入口，可以简化中断服务处理程序入口地址形成的硬件数量。
25.在现代计算机系统中，中断系统的软硬件功能是如何分配的？中断响应的速度要求快，所以一般用硬件实现。
中断处理过程比较多样化，有的可能比较复杂，所以一般用软件来实现，但可以增加某些硬件支持。
26列举出至少3个替换算法，并说明它们的基本概念。
随机算法：是用软的或硬的随机数产生器产生主存中要被替换页的页号。
先进先出算法：是选择最早装入主存的页作为被替换的页。
近期最少使用的算法：是选择近期最少访问的页作为被替换页。
27.简述存储体系的概念，并说明典型的两极存储体系是什么？所谓存储体系指的是构成存储系统的N种不同的存储器（M1-M2）之间，配件辅助软件或辅助硬件，使之从应用程序员来看，他们在逻辑上时一个整体。
典型的两级存储体系是虚拟存储器和Cache存储器。
28.说明段式存储的基本概念并列举几个（至少3个）优点。
段式存储管理是将程序按逻辑意义分成段，按段进行调进调处和管理。
优点：1支持了程序的模块化设计和并行编制的要求。
2缩短了程序的编制时间。
3各个程序段的修改相互不会有影响。
29.简述IBM PC机页式存储管理的特点。
1把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定大小的页。
2各虚拟页可装入主存中不同的实际页面的位置。
3在任一时刻，每个虚拟地址都对应一个实际地址。
4这个实际地址可能在主存中，也可能在外存中。
30.简述全相联映像和直接映像的基本概念。
全相联映像规则是主存中任意一块都可映像装入到Cache中任意一块位置；在直接映像规则中，把主存空间按Cache大小等分成区，每区内各块只能按位置一一对应到Cache的相应块位置上。