全国高等教育自学考试计算机系统结构学习笔记(科目2325)

序号章节名称缩写或概述11.1.1.1计算机系统的多级层次结构21.1.1.2各个机器级的实现的依31.1.1.3翻译transl ation41.1.1.4解释interp retati on51.1.1.5M0-M5各级的实现方式61.1.1.6虚拟机器的定义71.1.1.7实际机器的定义81.2.1.1透明的定义91.2.1.2计算机系统结构的定义101.2.1.3计算机系统结构的属性（需了解一部分）111.2.1.4计算机系统结构不包含的内容121.2.1.5计算机组成的定义131.2.1.6计算机组成设计包含的内容（需了解一部分）141.2.1.7计算机实现的定义151.2.1.8计算机系统结构、组成和实现的区别举例161.2.2.1结构、组成、实现三者的相互影响171.3.1.1计算机系统结构设计的181.3.1.2计算机系统结构设计软硬件取舍的原则191.3.2.1计算机系统的设计思路（多层结构）201.4.1.1软件的可移植性的定义211.4.1.2软件移植的基本技术221.4.3.1模拟的定义231.4.3.2模拟的宿主机和模拟机的定义241.4.3.3宿主机模拟/仿真目标机的范围251.4.3.4模拟适用的情况261.4.3.5仿真的定义271.4.3.6仿真的宿主机和仿真机的定义281.4.3.7模拟和仿真的区别291.5.1.1计算机的性能的衡量标准301.5.1.2计算机应用的分类311.5.2.1计算机器件的发展321.5.2.2非用户片的定义功能片331.5.2.3现场片341.5.2.4用户片351.6.1.1提高计算机系统性能的有效途径361.6.1.2并行性的定义371.6.1.3执行角度看的并行性由低到高的4个等级381.6.1.4数据处理的并行性由低到高的4个等级391.6.1.5信息加工的并行性由低到高的4个等级401.6.1.6并行性开发的途径411.6.1.73T目标的定义421.6.2.1并行处理计算机按结构分类431.6.2.2耦合的分类441.6.3.1计算机系统的分类（指令流数据流分类法）（弗林分类法）451.6.3.2弗林分类法的计算机分类举例25页图461.6.3.3计算机系统的分类（指令流和执行流分类）（库克分类法）471.6.3.4计算机系统的分类（数据处理的并行度）（冯泽云分类法）482.1.1.1数据表示的定义492.1.1.2软件要处理的数据结构的种类502.1.1.3数据表示的确定实质512.1.2.1标识符数据表示的定义522.1.2.2标识符数据表示的优点532.1.2.3标识符数据表示的缺点542.1.2.4数据描述符的定义552.1.2.5数据描述符表示数据或描述符的方式562.1.2.6标识符和数据描述符的区别572.1.2.7向量数组数据表示的特582.1.2.8堆栈机的特点592.1.3.1数据表示的原则602.1.3.2浮点数尾数基数的取值特性612.1.3.3浮点数尾数的下溢处理方法分类622.2.1.1寻址方式的定义632.2.1.2计算机寻址方式（对象）的分类642.2.1.3指令逻辑地址形成真地址的方式分类652.2.2.1静态再定位定义662.2.2.2动态再定位定义（基址寻址）672.2.2.3信息在存储器中按整数边界存储的定义682.3.1.1指令系统设计的原则692.3.1.2指令的构成702.3.1.3指令的优化的定义712.3.1.4哈夫曼压缩概念的基本思想722.3.1.5哈夫曼编码的特点732.4.1.1指令系统设计的方向742.4.1.2面向目标程序优化的思路原则752.4.1.3面向目标程序优化的思路1：静态使用频度762.4.1.4面向目标程序优化的思路2：动态使用频度772.4.1.1面向高级语言优化的思路原则782.4.1.2面向高级语言优化的思路792.4.3.1死锁的定义802.5.2.1RISC设计原则812.5.2.2CISC和RISC的比较823.1.1.1输入输出系统的组成833.1.1.2输入输出系统经历的阶843.2.1.1按信息传送方向的总线853.2.1.2按用法的总线分类863.2.2.1总线按优先次序确定的873.2.3.1信息在总线上的传送方法883.2.4.1数据宽度的分类893.3.1.1中断的相关说明903.3.2.1中断系统的功能913.4.1.1根据信息传送方式的通道分类923.4.2.1通道流量计算公式934.1.1.1对存储器的基本要求944.1.2.1并行主存系统的定义954.1.3.1存储体系的定义964.1.3.2解决主存和CPU速度差异的办法974.2.1.1虚拟存储器的存储管理方式分类984.2.1.2基址的定义994.2.1.3段式管理的要求## 4.2.1.4段式和页式存储的特点## 4.2.1.5段页式存储管理的定义## 4.2.1.6段页式与段式的区别## 4.2.1.7段页式存储的主要问题## 4.2.2.1实页冲突## 4.2.2.2全相联印象的定义## 4.2.2.3替换算法的分类## 4.2.2.4命中率的一些说明## 4.2.2.5页面失效频率（PFF）的定义## 4.2.3.1页面失效的定义## 4.2.3.2颠簸的定义## 4.2.3.3快表和慢表的定义## 4.2.3.1访问cache的时间## 4.3.1.1cache物理安放位置## 4.3.2.1cache映象与变换的方法分类## 4.3.3.1cache替换算法的分类## 4.3.4.1cache的透明性说明## 4.3.4.2解决主存和cache内容不一致的方法## 4.3.4.3cache写不命中的处理方法## 4.3.4.4cache的取算法相关说明## 4.3.4.5cache的命中率## 5.1.1.1解释一条机器指令的微操作分类## 5.1.1.2一次重叠的定义## 5.1.1.3重叠在程序中的注意事## 5.1.2.1相关的定义## 5.1.2.2指令相关的处理方法## 5.1.2.3数相关的处理方法## 5.2.1.1流水的定义## 5.2.1.2流水的分类## 5.2.2.1流水线处理机的吞吐率## 5.2.2.2消除瓶颈的方法## 5.2.2.3流水最大吞吐率## 5.2.2.4流水实际吞吐率## 5.2.2.5流水加速比## 5.2.2.6流水线各段效率## 5.2.2.7流水工作计算举例139页## 5.2.3.1全局性相关的定义## 5.2.3.2任务在流水线中流动顺序的安排和控制方式分## 5.2.3.3读写相关的说明## 5.2.3.4全局性相关的处理方法## 5.3.2.1Vi冲突定义## 5.3.2.2功能部件冲突定义## 5.3.2.3链接技术的定义## 6.1.1.1阵列处理机的分类## 6.1.2.1阵列处理机的特点## 6.3.1.1SIMD的交换方法## 6.3.1.2SIMD网络拓扑结构分类## 6.3.2.1动态网络的单级网络分## 6.3.2.2单级网络的最大距离## 6.3.3.1N=8的多级立方体互连网170页## 6.3.3.2N=8的多级混洗交换网络（OMEGA）173页## 6.3.3.34种多级互连网络灵活性对比## 6.4.1.1并行存储器的冲突访问##7.1.1.1多处理机的定义及特性##7.2.1.1多处理机的分类##7.2.2.1多处理机的机间互连形##7.4.1.1多处理机的任务粒度设置依据##7.5.1.1多处理机的操作系统分##8.1.1.1脉动阵列机相关说明##8.1.1.2脉动阵列机的特点##8.3.1.1数据流机的定义##8.5.1.1智能机的构成元素定义或说明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为虚拟机器翻译和解释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。

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。

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。

以软件为主实现的机器以硬件或固件实现的实际机器客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称之为透明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。

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。

指的是计算机系统结构的“逻辑实现”，包括机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

主要围绕提高速度、提高操作的并行度、重叠度、功能的分散、设置专用功能部件等方面来设计。

1、数据通路宽度；2、专用部件的设置；3、各种操作系统对部件的共享程度；4、功能部件的并行度；5、控制机构的组成方式；6、缓冲和排队技术；7、预估、预判技术；8、可靠性技术等等指的是计算机组成的物理实现。

着眼于器件技术和微组装技术。

是否设置乘法指令属于系统结构，是用高速乘法器还是加法器和移位器实现数据组成，乘法器加法器的物理实现属于实现。

三者互不相同，但相互影响。

结构的变化可能会引起组成的变化，组成的变化也可能会引起结构的变化等等。

需综合考虑价格、速度、性能、实现等因素。

主要是进行软、硬件功能分配。

硬件高-》速度快、成本高、降低灵活性和适应性。

软件高-》速度慢、成本低、灵活性高。

原则1、在现有的硬件（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。

经常用的功能用硬件，产量大的计算机系统，增大硬件功能实现。

原则2、准备采用和可能采用的组成技术要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。

原则3、不能只从硬件角度考虑如何便于应用组成的实现，还要从软件的角度把如何编译和操作系统的实现以及为高级语言程序设计提供更好更多的硬件支持放在首位。