(完整word版)计算机系统结构复习资料
计算机组成原理期末复习资料要点
计算机组成原理期末复习资料（陆瑶编著）第一章计算机的系统概述（P1-8）1.1计算机的组成任务（P1）1.计算机系统由硬件和软件两个子系统组成；2.计算机系统结构主要有a、研究计算机系统硬件、软件功能的分配；b、确定硬件和软件的界面；c、完成提高计算系系统性能的方法；3.计算机的组成是按照计算机系统结构分配给硬件子系统的功能以与确定的概念结构，研究硬件子系统各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令集的各种功能和特性。
4.计算机实现是计算机组成的物理实现，即按计算机组成制定的方案，制作出实际的计算机系统，它包括处理器、主存、总线、接口等各部件的物理结构的实现，器件的集成度和速度的选择和确定，器件、模块、插件、底板的划分和连接，专用器件的设计，电源配置、冷却、装配等各类技术和工艺问题的解决等。
1.2计算机的硬件系统结构P2（1.2.1）5.电子数字计算机普遍采用冯·诺依曼计算机系统结构。
6. 主机：由、存储器与接口合在一起构成的处理系统称为主机。
7. ：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。
8.冯·诺依曼计算机系统结构由运算器、控制器、储存器、输入设备、输出设备5大部件组成，相互间以总线连接。
9.运算器的作用：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以与移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件()。
（算数逻辑部件（）：用于完成各种算术运算和逻辑运算（主要用于条件判断、设备控制等）。
）10.控制器的作用：是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令.由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
11储存器的作用：是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
(完整word版)(统考02326)操作系统笔记_共83页
第一章引论第一节什么是操作系统(识记)1.计算机系统定义:是按用户的要求接收和存储信息,自动进行数据处理并输出结果信心的系统2.计算机系统构成:硬件系统和软件系统3.硬件系统组成:中央处理器(CPU),主存储器,辅助存储器,各种输入/输出设备二.操作系统1.操作系统定义:是一种管理计算机系统资源,控制程序执行,改善人机界面和为其它软件提供支持的系统软件操作系统的两个主要设计原则2.能使得计算机系统使用方便.3.能使得计算机高效的工作第二节操作系统的形成1.控制台:早期,程序的装入,调试以及控制程序的运行都是程序员通过控制台上的开关来实现2.原始汇编系统:用汇编语言编写的程序称为源程序,它不能直接在机器上执行,只有通过汇编语言解释程序把源程序转换成用机器指令序列表示的目标程序后才能在计算机上运行.3.设备驱动程序:是最原始的操作系统.是一种控制设备工作的程序4.管理程序:是初级的操作系统.是一种能对计算机硬件和软件进行管理和调度的程序5.操作系统:采用了SPOOLING的处理形式SPOOLING又称”斯普林”.从本质上说,SPOOLING是把磁盘作为一个巨大的缓冲器.在一个计算问题开始之前,把计算所需要的程序和数据从读卡机或其它输入设备上预先输入到磁盘上读取程序和数据,同样,对于计算的结果也是先在磁盘上缓冲存放,待计算完成后,再从打印机上打印出该计算问题的所有计算结果第三节操作系统的基本类型按照操作系统提供的服务进行分类,可分为批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统,网络操作系统,分布式操作系统,多机操作系统和嵌入式操作系统等.其中批处理操作系统,分时操作系统,实时操作系统是基本的操作系统一批处理操作系统1.定义:用户为作业准备好程序和数据后,再写一份控制作业执行的说明书.然后把作业说明书连同相应的程序和数据一起交给操作员.操作员将收到一批作业的有关信息输入到计算机系统中等待处理,由操作系统选择作业,并按其操作说明书的要求自动控制作业的执行.采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统.2.分类●批处理单道系统:一次只选择一个作业装入计算机系统的主存储器运行.批处理多道系统:允许多个作业同时装入主存储器,使中央处理器轮流的执行各个作业,各个作业可以同时使用各自所需要的外围设备3.批处理多道系统优点多道作业并行减少了处理器的空闲时间,既提高了处理器的利用率作业调度可以按一定的组合选择装入主存储器的作业,只要搭配合理作业执行过程中,不再访问低速的设备,而是直接从高速的磁盘上存取信息,从而缩短了作业执行时间,使单位时间内的处理能力得到提高作业成批输入,自动选择和控制i作业执行,减少了人工操作时间和作业交接时间,有利于提高系统的吞吐率●分时操作系统1.定义:能使用户通过与计算机相连的终端来使用计算机系统,允许多个用户同时与计算机系统进行①系列的交互,并使得每个用户感到好像自己独占一台支持自己请求服务的计算机系统.具有这种功能的操作系统称为分时操作系统,简称分时系统2.分时技术:既把CPU时间划分成许多时间片,每个终端用户每次可以使用一个由时间片规定的CPU时间.这样,多个用户就轮流的使用CPU时间,如果某个用户在规定的一个时间片内还没有完成它的全部工作,这时也要把CPU让给其他用户,等待下一轮再使用一个时间片的时间,循环轮转,直至结束.3.分时系统主要特点:同时性.允许多个终端用户同时使用一个计算机系统独立性:用户在各自的终端上请求系统服务,彼此独立,互不干扰及时性:对用户的请求能在较短的时间内给出应答交互性:采用人机对话的方式工作实时操作系统定义:能使计算机系统接受到外部信息后及时处理,并且在严格的规定时间内处理结束,再给出反馈信号的操作系统称为实时操作系统,简称为实时系统1.设计实时系统注意点要及时响应,快速处理实时系统要求高可靠性和安全性,不强求系统资源的利用率第四节操作系统的发展1.单用户微机操作系统:是指早期的微型计算机上运行的操作系统每次只允许一个用户使用计算机2.网络操作系统:为计算机网络配置的操作系统称为网络操作系统.网络操作系统把计算机网络中各台计算机系统有机的联合起来,为用户提供一种统一,经济而有效的使用各台计算机系统的方法,可使各台计算机系统相互间传送数据,实现各台计算机系统之间的通信以及网络中各种资源的共享3.分布式操作系统:为分布式计算机系统配置的操作系统称为分布式操作系统.分布式操作系统能使系统中若干计算机相互协作完成一个共同的任务,或者说把一个计算问题可以分成若干个子计算,每个子计算可以在计算机系统中的各计算机上并行执行4.多机操作系统:为多处理器系统配置的操作系统称为多机操作系统5.嵌入式操作系统:是指运行在嵌入式系统中对各种部件,装置等资源进行统一协调,处理和控制的系统软件(主要特点是微型化和实时性)第五节Unix操作系统简介1.诞生Unix的第一个版本version 1 是AT&TTA公司下属的Bell实验室里两位程序员Ken Thompson和Dennis Ritchie凭兴趣和爱好1969年在一台闲置的PDP-7上开发的.2.特点Unix是一个交互式的分时操作系统Unix系统的源代码公开第六节操作系统的功能1.操作系统的功能:(从资源管理的角度来分)]处理器管理:对CPU进行管理存储管理:对主存储器进行管理文件管理:通过对磁盘进行管理,实现对软件资源进行管理设备管理:对各类输入.输出设备进行管理2.操作系统为用户提供的使用接口程序员接口:通过”系统调用使用操作系统功能(开发者)操作员接口:通过操作控制命令提出控制要求.第二章计算机系统结构简介第一节计算机系统结构一层次结构1.计算机系统构成:硬件系统和软件系统硬件系统构成:中央处理器(cpu),存储器,输入,输出控制系统和各种输入/输出设备软件系统组成:系统软件,支撑软件,应用软件2.层次结构:最内层是硬件系统,最外层是使用计算机系统的人,人与硬件系统之间是软件系统.软件系统又依次为系统软件-支撑软件应用软件二.系统工作框架1.引导程序:进行系统初始化,把操作系统中的核心程序装入主存储器,并让操作系统的核心程序占用处理器执行.2.操作系统核心程序:完成自身的初始工作后开始等待用户从键盘或鼠标输入命令,每接受一条命令就对该命令进行处理第二节硬件环境一. CPU与外设的并行工作在现代的通用计算机系统中,为提高计算机的工作效率,均允许中央处理器和外设并行工作.当执行到一条启动外设的指令时,就按指令中给定的参数启动指定的设备,并把控制移交给输入/输出控制系统,由输入/输出控制系统控制外围设备与主存储器之间的信息传送,外围设备独立工作,不再需要中央处理器干预,于是中央处理器可继续执行其它程序二. 存储体系1.寄存器:是处理器的组成部分,用来存放处理器的工作信息.存取速度快,但造价高.●通用寄存器:存放参加运算的操作数.指令的运算结构等●指令寄存器:存放当前从主存储器读出的指令●控制寄存器:存放控制信息以保证程序的正确执行和系统的安全程序状态字寄存器:存放当前程序执行时的状态.中断字寄存器:记录出现的事件基址寄存器:设定程序执行时可访问的主存空间的开始地址限长寄存器:设定程序执行时可访问的主存空间的长度2.主存储器:以字节为单位进行编址.主存储器容量较大,能被处理器直接访问,但断电会丢失数据.3.高速缓冲存储器:也称cache,位于处理器和主存储器之间起到缩短存储时间和缓冲存储的作用4.辅助存储器:最常用的辅助存储器有磁盘和磁带.优点是容量大且能永久保存信息,但不能被中央处理器直接访问.三. 保护措施一般是硬件提供保护手段和保护装置,操作系统利用这些设施配合硬件实现保护1.指令分类●特权指令:不允许用户程序中直接执行的指令.如:启动i/o,设置时钟,设置控制器等●非特权指令:允许用户程序中直接执行的指令2.cpu工作状态●管态:可执行包括特权指令在内的一切机器指令.一般是操作系统程序占用中央处理器时,cpu处于管态●目态:不允许执行特权指令.一般是用户程序占用中央处理器时,CPU处于目态.3.存储保护:不同的存储管理方式有不同的实现保护方法,如可变分区存储管理方式中:基址寄存器的值<=访问地址<=基址寄存器的值+限长寄存器的值第三节操作系统结构一设计目标●正确性:能充分估计和把握各种不确定的情况,使操作系统不仅能保证正确性,且易于验证其正确性●高效性:减少操作系统的开销从而提高计算机系统的效率,尤其对常驻主存储器的核心程序部分更要精心设计●维护性:当系统发现错误或为提高效率而对算法进行调整等工作时,应使操作系统容易维护●移植性:移植性是指能否方便的把操作系统从一个硬件环境移植到另一个新的硬件环境之中.在结构设计时,应尽量减少与硬件直接有关的程序量,且将其独立封装.二. 操作系统的层级结构1.设计方法:无序模块法,内核扩充法,层次结构法,管理设计法等2.层次结构法:最大特点是把整体问题局部化.一个大型复杂的操作系统被分解成若干单向依赖的层次,由各层的正确性来保证整个操作系统的正确性.采用层次结构不仅结构清晰,而且便于调试,有利于功能的增加,删减和修改3.操作系统层次结构:处理器管理要对中断事件进行处理,要为程序合理的分配中央处理器的工作事件,它是操作系统的核心程序,是与硬件直接有关的部分,因而把它放在最内层.以后的各层依次存放的是存储管理,设备管理和文件管理.即:硬件-处理器管理-存储管理-设备管理-文件管理主要优点:有利于系统的设计和调试主要困难:层次的划分和安排三 .Unix系统的结构1.Unix层次结构:内核层和外壳层●内核层:是unix操作系统的核心.它具有存储管理,文件管理,设备管理,进程管理以及为外壳层提供服务的系统调用等功能●外壳层:为用户提供各种操作命令和程序设计环境2.外壳层组成:由shell解释程序,支持程序设计的各种语言,编译程序,解释程序,使用程序和系统库等组成.其中其它模块归shell解释程序调用,shell解释程序用来接收用户输入的命令并进行执行.3.内核层组成:内核程序用C语言和汇编语言编写.按编译方式可分为:汇编语言文件,C语言文件和C语言全局变量文件.4.程序运行环境:用户态和核心态.外壳层的程序在用户态运行,内核层的程序在核心态运行.用户态运行的程序称为用户程序,核心态运行的程序称为系统程序(外壳层的用户程序在执行时可通过系统调用来请求内核层的支持)第四节操作系统与用户的接口一. 操作控制命令●联机用户:操作控制命令●批处理系统用户:作业控制语言,用来编制作业控制说明书二. 系统调用1.系统调用定义:既系统功能调用程序,是指操作系统编制的许多不同功能的供程序执行中调用的子程序.2.执行模式:系统调用在管态下运行,用户程序在目态下运行,用户程序可以通过”访管指令:实现用户程序与系统调用程序之间的转换.(访管指令本身是一条在目态下执行的指令)3.系统调用分类:文件操作类,资源申请类,控制类,信息维护类.第五节 Unix的用户接口一. shell命令1.注册和注销●注册:用户可通过login输入用户名和通过password输入口令,系统注册成功后在shell解释程序控制下,出现提示符(采用C shell 提示符:%)以交互方式为用户服务.●注销:输入logout或同时按下crtl +D键2.常见的shell命令Mkdir:请求系统建立一个新的文件目录Rmdir:请求系统删除一个空目录Cd:切换当前的工作目录Pwd:显示用户的当前目录Ls:显示用户一个目录中的文件名.Cp:复制一个文件Mv:对文件重新命名Rm:删除一个指定的文件Cat:显示用ascll码编写的文本文件More:分屏显示文件内容,按空格键显示下一屏3.后台执行的shll命令方法:在请求后台执行的命令末尾输入字符”&”.特点:Unix把一个程序转入后台执行后,不等该程序执行完就显示可以输入新命令的提示符.因此,允许多个任务在后台执行,也允许后台任务和前台任务同时执行4.shell文件●定义:用shell命令编辑成的文件称为shell文件●执行shell文件:csh shell文件名●把shell文件改成可执行文件:chmod+ x shell 文件名-以后就可直接在提示符后面直接输入文件名就可执行二 Unix系统调用1.常用的系统调用●有关文件操作的系统调用Create:建立文件 open:打开文件Read:读文件 write:写文件Close:关闭文件 link:链接一个文件Unlink:解除文件的链接 lseek:设定文件的读写位置Chmod:改变对文件的访问权限 rename:更改文件名●有关控制类的系统调用Fork:创建一个子进程 wait:父进程等待子进程终止Exit:终止子进程的执行 exec:启动执行一个指定文件●有关信号与时间的系统调用:Unix把出现的异常情况或异步事件以传送信号的方式进行Kill:把信号传送给一个或几个相关的进程Sigaction:声明准备接收信号的类型Sigreturn:从信号返回,继续执行被信号中断的操作Stime:设置日历时间 time:获取日历时间Times:获取执行所花费的时间2.trap指令:是unix系统中的访管指令3.系统调用程序入口表●作用:实现对系统功能调用程序的统一管理和调度●构成:系统调用编号,系统调用所带参数个数,系统调用处理程序入口地址,系统调用名称.4.系统调用实现过程●步骤一:当处理器执行到trap指令时便形成一个中断事件.此时将暂停当前用户程序的执行,而由unix系统内核的”trap处理子程序来处理这个中断事件●步骤二:trap处理子程序根据trap指令中的系统调用编号查系统调用程序入口表,得到该系统调用所带的参数个数和相应的处理程序的入口地址.然后,把参数传送到内核的系统工作区,再按处理程序入口地址转向该系统调用的处理程序执行●步骤三:当系统调用程序完成处理后,仍需返回到trap处理子程序,由trap处理子程序对被暂停的用户程序进行状态恢复等后续处理,再返回用户程序执行.第三章处理器管理一.什么是多道程序设计1.定义:让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行,这种程序设计称为多道程序设计.这种计算机系统称为多道程序设计系统.2.注意事项●存储保护:必须提供必要的手段使得在主存储器中的各道程序只能访问自己的区域,避免相互干扰●程序浮动:是指程序可以随机的从主存储器的一个区域移动到另一个区域,程序被移动后,仍丝毫不影响它的执行(可集中分散的空闲区,提高主存空间的利用率)●资源的分配和调度:多道程序竞争使用处理器和各种资源时,多道程序设计的系统必须对各种资源按一定的策略进行分配和调度.二.为什么要采用多道程序设计1.程序的顺序执行:处理器和外围设备,外围设备之间都得不到高效利用2.程序的并行执行:让程序的各个模块可独立执行,并行工作,从而发挥外围设备之间的并行能力3.多道并行执行:在一个程序各个模块并行工作的基础上,允许多道程序并行执行,进一步提高处理器与外围设备之间的并行工作能力,具体表项在:●提高了处理器的利用率●充分利用外围设备资源.●发挥了处理器与外围设备之间的并行能力三.采用多道程序设计应注意的问题1.可能延长程序执行时间:多道程序设计能提高资源使用效率,增加单位时间的算题量.但是对每个计算问题来说,从算题开始到全部完成所需的计算时间可能要延长2.并行工作道数与系统效率不成正比;并不是并行工作的道数越多,系统的效率就越高,而要根据系统配置的资源和用户对资源的要求而定⏹主存储器空间的大小限制了可同时装入的程序数量⏹外围设备的数量也是一个制约条件⏹多个程序同时要求使用同一资源的情况也会经常发生第二节进程概述一.进程的定义1.程序:具有独立功能的一组指令或一组语句的集合,或者说是指出处理器执行操作的步骤2.进程:是指一个程序在一个数据集上的一次执行3.程序和进程的区别:程序是静态的文本,进程动态的过程.进程包括程序和数据集.二.为什么要引入进程1.提高资源的利用率:一个程序被分成若干个可独立执行的程序模块,每个可独立执行的程序模块的一次执行都可看作一个进程,通过进程的同步可提高资源的利用率.2.正确描述程序的执行情况:可以方便描述一个程序被执行多次时,各自的执行进度.三. 进程的属性1.进程的基本属性●进程的动态性●多个不同的进程可以包含相同的程序●进程可以并发执行●进程的三种基本状态等待态就绪态运行态2.进程的状态变化:运行态-等待态等待态-就绪态运行态--就绪态就绪态-运行态3.进程特性: 动态性,并发性,异步性第三节进程队列一. 进程控制块1.进程控制块作用:既PCB,是进程存在的标识2.进程控制块构成⏹标识信息:用来标识进程的存在和区分各个进程.进程名⏹说明信息:用于说明本进程的情况.包括:进程状态,等待原因,进程程序存放位置,进程数据存放位置⏹现场信息:用来当进程由于某种原因让出处理器时,记录与处理器有关的各种现场信息,包括:通用寄存器内容,控制寄存器内容,程序状态字寄存器内容⏹管理信息:用来对进程进行管理和调度的信息.包括进程优先级,队列指针二. 进程的创建和撤销1.进程创建:当系统为一个程序分配一个工作区(存放程序处理的数据集)和建立一个进程控制块后就创建了一个进程,刚创建的进程其状态为就绪状态(若执行过程中还缺少资源可以再将其转为等待状态).2.进程的撤销:当一个进程完成了特定的任务后,系统收回这个进程所占的工作区和取消该进程控制块,就撤销了该进程.3.原语:是操作系统设计用来完成特定功能且不可中断的过程,包括创建原语,撤销原语,阻塞原语,唤醒原语.三 . 进程队列的链接1.进程队列概念:为了管理方便,进程把处于相同状态的进程链接在一起,称为进程队列2.进程队列分类⏹就绪队列:把若干个等待运行的进程(就绪)进程按一定的次序链接起来的队列.⏹等待队列:是指把若干个的等待资源或等待某些事件的进程按一定的次序链接起来的队列.等待队列:是把若干个等待资源或等待某些事件的进程按一定的额次序链接起来的队列3.对列实现方法:只需将状态相同的进程控制块链接起来就可以.链接的方式包括单向链接和双向链接.4.队列管理:是指系统中负责进程入队和出队的工作⏹入队:是指一个进程进入到指定的队列从队首入队成为新的队首进程从队尾入队成为新的队尾进程插入到队列中某两个进程之间⏹出队:是指一个进程从所在的队列中退出,也存在三种情况第四节 unix系统中的进程一.unix进程的特点Unix中的进程执行用户程序时在用户态执行,执行操作系统程序时在核心态执行.在用户态执行的进程请求系统功能调用时,便转换到核心态执行操作系统程序,当一次系统调用结束时,该进程从核心态的执行返回到用户态执行用户程序二.Unix进程的组成1.进程控制块:⏹进程基本控制块:用来记录进程调度时必须使用的一些信息,常驻主存储器.把进程基本控制块的数据结构称为proc结构标识信息:包括用户标识(分为实际用户标识号和设置用户标识号)和进程标识.有关进程非常驻主存部分的信息:用来建立信息在主存与磁盘之间传送.包括:非常驻主存部分的=所在的地址,长度和一些必要的指针.有关进程调度的信息:包括:进程状态,标志,优先数以及调度有关的其他信息.其它信息:用于管理和控制的信息,如进程扩充控制块的地址,进程共享正文段和共享主存段的管理信息,进程接收的信号.⏹进程扩充控制块:随用户程序和数据装入主存储器或调出主存储器.把进程扩充控制块的数据结构称为user结构.包括:标识,现场保护,主存管理,文件读写,系统调用,进程控制与管理等.2,正文段:是指Unix中可供多个进程共享的程序.系统中设置了一张正文表TEXT[],用来指正该正文段在主存和磁盘上的位置,段的大小和调用该正文段的进程数等钱情况3.数据段:包括进程执行的非共享程序和程序执行时用到的数据.⏹用户zhai区:是进程在用户态执行时的工作区,主要用于函数调用的参数传递,现场保护,存放返回地址,存放局部变量等.⏹用户数据区:存放进程执行中的非共享程序和用户工作数据.⏹系统工作区:核心zhai:是进程在核心态执行时的工作区,主要用于函数调用的参数传递,现场保护,存返回地址,存放局部变量等 user区:存放进程扩充控制块.三 .Unix进程的状态运行状态,就绪状态,睡眠状态,创建状态,僵死状态.四.unix进程的创建和终止1.unix的进程树:0号进程(也称交换进程,是系统启动后unixde核心程序完成初始化后创建的第一个进程,在核心态运行.用来进行进程调度和让进程在主存与磁盘上进行交换-1号进程(页称初始化进程,由0号进程创建,在用户态运行,用来为终端用户请求注册时创建login进程-login进程(用来处理用户的登录过程,登录成功后创建shell进程-shell进程(等待用户输入命令).2.进程的创建:在unix中,除了0号进程和1号进程外,其他的进程总是使用系统调用fork来创建新进程,形成父子进程.子进程时父进程的一个印像,除了进程的状态,标识和时间有关的控制项外,全部复制父进程的。
02325计算机系统结构复习资料
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ILLIACIV。
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 Interl eaving )，资源重复(Resou rceReplication)，资源共享(ResourceSharing)。
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。
(完整word版)高级计算机系统结构2015年复习题
1. 假设有一条长流水线，仅仅对条件转移指令使用分支目标缓冲。
假设分支预测错误的开销为4个时钟周期，缓冲不命中的开销为3个时钟周期。
假设：命中率为90％，预测精度为90％，分支频率为15%,没有分支的基本CPI 为1。
①求程序执行的CPI 。
②相对于采用固定的2个时钟周期延迟的分支处理，哪种方法程序执行速度更快? 参考答案:解：（1）程序执行的CPI = 没有分支的基本CPI(1) + 分支带来的额外开销分支带来的额外开销是指在分支指令中，缓冲命中但预测错误带来的开销与缓冲没有命中带来的开销之和。
分支带来的额外开销= 15％ * (90％命中×10％预测错误×4 + 10%没命中×3）= 0。
099 所以，程序执行的CPI ＝ 1 ＋ 0.099 = 1.099（2)采用固定的2 个时钟周期延迟的分支处理CPI = 1 + 15％×2 = 1.3 由（1）(2）可知分支目标缓冲方法执行速度快。
2。
计算机系统中有三个部件可以改进,这三个部件的部件加速比为： 部件加速比1=30； 部件加速比2=20 部件加速比3=10 ① 如果部件2和部件3的可改进比例均为30%，那么当部件 1的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10？②如果三个部件的可改进比例分别为20%、10％和30％，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？ 参考答案：解：(1）在多个部件可改进情况下，Amdahl 定理的扩展：∑∑+-=ii i n S F F S )1(1已知S 1＝30，S 2＝15，S 3＝15，S n ＝10，F 1＝0。
3,F 2＝0。
3，得：）（）（10/20/0.330/0.30.30.3-111033F F +++++=得F 3＝0。
36,即部件3的可改进比例为36％。
(2）设系统改进前的执行时间为T,则3个部件改进前的执行时间为:(0。
(完整word版)02325计算机系统结构复习题(含参考答案)_共10页
02325计算机系统结构复习题一、单项选择题1．多处理机上两个程序段之间同时有先读后写和先写后读两种数据相关，则（ C）A．交换串行B．不能并行执行C．必须并行执行D．顺序串行2．输入输出系统硬件的功能对下面哪一类人员是透明的（A）A．应用程序员B．操作系统程序员C．机器语言程序设计员D．系统结构设计人员3．输入流水线的指令既无局部性相关也没有全局性相关，则（ B ）A．出现瓶颈B．可获得高的吞吐率和效率C．可靠性提高D．流水线的效率和吞吐率恶化4．相对较好的处理浮点数尾数的下溢的方法是（ D ）A．舍入法B．恒置1法C．截断法D．查表舍入法5．以下属于操作级并行SIMD计算机的是（ A ）A．阵列处理机B．多处理机C．超标量处理机D．超流水线处理机6．数据表示的含义是（ C ）A．程序中的数据格式B．数据结构C．硬件能直接识别引用的数据类型D．数据类型7．下面不是流水机器全局相关的处理方法的是（ B ）A．采取延迟转移B．堆栈法C．猜测法D．加快短循环程序的处理8．面向堆栈的寻址（ D ）A．能更好地支持向量的运算B．比面向寄存器的寻址访问速度快C．能更好地支持矩阵运算D．有利于子程序嵌套、递归调用参数、返回地址及现场的保存和恢复9．中断的优先级由高到低的是（ D ）A．程序性→I/O→机器校验B．外部→重新启动→程序性C．I/O→程序性→掉电D．通路错→程序性→I/O→重新启动10．多端口存储器适合于连接（ C ）A．机数很多的多处理机B．机数可变的多处理机C．紧耦合多处理机D．松耦合多处理机11．关于归约机的描述正确的是（ B ）A．归约机不是基于数据流的计算模型B．归约机采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的需求C．归约机不是以函数式语言为机器语言D．归约机采是Von Neumann型计算机12．关于静态流水线的描述正确的是（ A ）A．某一时间内各段只能按一种功能联接流水的多功能流水线B．功能固定的流水线C．各段之间的连接是固定不变D．某一时间内可执行多种功能13．多处理机机间互连采用总线形式的优点是（ A ）A．结构简单、造价低、可扩充性好B．适用于处理机机数较多的场合C．系统增减模块不方便D．没有访问公用总线的冲突14．位片处理是指计算机采用___________方式对数据进行处理。
第1章-计算机系统的基本构成-完整版
运算器
运算器是完成运算功能的部件。
运算器中有一个算术逻辑单元（ALU）， 它执行各种数据运算操作。
算术运算：加、减、乘、除、数据格式转 换。
ALU
逻辑运算：按位对数据进行与、或、非、
控制信号
移位等运算。
ALU是一个多功能的运算电路，进行何种
运算取决于由控制器发出的控制信号。
运算结果
缺点：所有设备都连在一组总线上，总线 只能分时工作，使数据传输量受限。
AB
CPU
RAM
ROM
I/O接口 IO设备
IO设备
DB CB
面向CPU的双总线结构
输入输出（I/O）总线
CPU
I/O接口 I/O接口
存储总线
I/O接口
主存
IO设备
IO设备
IO设备
通过存储总线使CPU对主存进行读/写操作。通过I/O总线让CPU与I/O设备 进行数据交换。
(1) DMA (Direct Memory Access)方式的提出
中断方式仍很费时，无法实现大容量的快速数据交换。
每进行一次传送，CPU都要执行一次中断服务程序，且都要保 护和恢复断点，及保护现场等。这些操作与数据传送并无直 接联系，但很费时。
1.3 计算机系统的历史与发展
1.1 计算机的基本构成
输入
存储器 运算器
控制器
数据线路 控制信号
输出
微型计算机
以微处理器为核心 配上由大规模集成电路的存储器
（ROM/RAM）、输入／输出接口（I/O）电 路及系统总线（BUS）等所组成的计算机。 将这些组成部分集成在一片超大规模集成电 路芯片上则构成单片微型计算机
第1章 计算机系统概论
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。
(完整word版)计算机基础简答题及答案
计算机基础简答题汇总第一章计算机基础知识1、简述计算机的发展情况.答：1946年2月，美国的宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台计算机——ENIAC至今，按计算机所采用的电子元件的变化来划分计算机的发展阶段，大致辞可分为四代：第一代为电子管计算机（1946-—1958）计算机所采用的主要电子元件是电子管。
第二代为晶体管计算机（1959——1964）计算机所采用的主要电子元件是晶体管，这一时期了出现了管理程序及某些高级语言.第三代为集成电路计算机（1965——1970）计算机所采用的主要电子元件是中小规模集成电路，出现操作系统，出现了分时操作系统和实时操作系统等。
第四代为大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）计算机所采用的主要电子元件是大规模、超大规模集成电路,出现了微型计算机及巨型计算机等多种类型的计算机,并向微型化、巨型化、智能化和多媒体化方向发展.2、计算机的特点包括哪些?答：计算机的特点有:（1）运算速度快；（2)精确度高;（3）具有“记忆”功能和逻辑判断功能；（4)具有自动运行能力。
3、计算机性能指标有哪些?答：计算机的性能指标有：字长、主频、运行速度和内存储容量。
4、简述计算机的应用领域.答:计算机的应用领域有：科学计算、数据处理、过程控制、计算机辅助系统、人工智能和网络应用。
5、简述微型计算机系统的组成.答：一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成.计算机硬件主要由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；硬件提供计算机系统的物质介质。
计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。
软件主要是指让计算机完成各种任务所需的程序。
6、什么是计算机病毒?计算机病毒有什么特点？答:计算机病毒是一种人为制造的隐藏在计算机系统内部的能够自我复制进行传播的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用的程序或指令代码.计算机病毒的特点有传染性、破坏性、隐蔽性、潜伏性、触发性和非法性.7、计算机病毒有哪些传播途径？如何预防计算机病毒?计算机病毒传播途径有移动存储设备包括软磁盘、优盘、移动硬盘等和计算机网络。
【参考文档】中科院计算机考研科目word版本 (22页)
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==中科院计算机考研科目篇一：中国科学院大学201X年硕士研究生入学考试统一命题科目考试大纲--863计算机学科综合(专业)考研大纲中国科学院大学硕士研究生入学考试《计算机学科综合(专业)》考试大纲一、考试形式闭卷，笔试，考试时间180分钟，总分150分。
二、试卷结构题型，如：概念题（填空、选择、判断、简答），应用题（计算、画图、分析、设计）等。
三、考试科目数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络四门课程，每门课程各占25%。
四、数据结构（一）考试大纲1、绪论（1）数据结构的基本概念，数据的逻辑结构、存储结构。
（2）算法的定义、算法的基本特性以及算法分析的基本概念。
2、线性表（1）线性表的定义、基本操作。
（2）线性表的实现及应用，包括顺序存储结构、链式存储结构(单链表、循环链表和双向链表)的构造原理，在两种存储结构上对线性表实施的主要的操作(三种链表的建立、插入和删除、检索等)的算法设计与实现。
3、堆栈与队列（1）堆栈与队列的基本概念、基本操作。
（2）堆栈与队列的顺序存储结构、链式存储结构的构造原理。
（3）在不同存储结构的基础上对堆栈、队列实施基本操作（插入与删除等）对应的算法设计与实现。
4、数组和广义表（1）数组的概念、多维数组的实现。
（2）对称矩阵和稀疏矩阵的压缩存储。
（3）广义表的基本概念。
5、树与二叉树（1）树的概念和性质。
（2）二叉树的概念、性质和实现。
（3）二叉树的顺序存储结构和链式存储结构。
（4）遍历二叉树。
（5）线索二叉树的基本概念和构造。
（6）树和森林的存储结构、遍历。
（7）二叉排序树。
（8）平衡二叉树。
（9）哈夫曼(Huffman)树和哈夫曼编码。
6、图（1）图的基本概念。
（2）图的存储，包括邻接矩阵法、邻接表法。
（3）图的遍历操作，包括深度优先搜索、广度优先搜索。
(完整word版)计算机系统结构
完成以下带队号的题√. 各章所占试题的比例第一章 30％第二章 10% 第三章 30%第五章10％第六章10% 第七章10％所用教材计算机系统结构张晨曦第一章计算机体系结构的基本概念√1. 解释下列术语：层次结构翻译解释体系结构透明性系列机软件兼容兼容机计算机组成计算机实现并行性时间重迭资源重复资源共享同构型多处理机异构型多处理机紧密耦合响应时间测试程序大概率事件优先系统加速比Amdahl 定律程序的局部性原理CPI√2。
传统的存储程序计算机的主要特征是什么?存在的主要问题是什么?我们目前的计算机系统是如何改进的？√3。
假设在某程序的执行过程中，浮点操作时间占整个执行时间的10% ，现希望对浮点操作加速. （1）设对浮点操作的加速比为Sf。
画出程序总加速比Sp和Sf之间的关系曲线;（2)请问程序的最大加速比可达多少?√4。
计算机系统中有三个部件可以改进方法，这三个部件的部件加速比如下：部件加速比1 = 30部件加速比2 = 20部件加速比3 = 10（1）如果部件1和部件2的可改进比例均为30％,那么当部件3的可改进比例为多少时，系统加速比才可以达到10?（2）如果三个部件的可改进比例分别为30%、30％和20%，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少?(3）如果相对某个测试程序三个部件的可改进比例分别为20％、20%和70％，要达到最好改进效果，仅对一个部件改进时,要选择那个部件?如果允许改进两个部件，又如何选择？第二章计算机指令集结构设计1. 解释下列术语堆栈型机器累加器型机器通用寄存器型机器有效地址√CISC√RISC指令集结构的正交特性2。
堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各自有什么优缺点？3。
常见的三种类型的通用寄存器型机器的优缺点有哪些？4. 指令集结构设计所涉及的内容有哪些？√ 5. 简述CISC指令集结构功能设计的主要目标。
从当前的计算机技术观点来看，CISC 指令集结构的计算机有什么缺点?√6。
计算机系统结构密训
计算机系统结构密训计算机系统结构是指计算机硬件和软件组件之间的关系和交互方式。
它涉及到计算机内部各个组成部分的功能、连接方式、层次结构等方面。
计算机系统结构主要包括以下几个方面：1.中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
它包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等部分。
ALU用于执行算术和逻辑运算，CU负责控制指令的执行过程，寄存器用于暂存数据和指令。
2.存储器：存储器用于存储计算机的数据和指令。
主要包括内存（RAM）和外存（硬盘、光盘等）。
内存是计算机中实时存取数据和指令的地方，而外存用于长期存储数据和指令。
3.输入输出设备：输入输出设备用于与计算机进行交互。
常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，输出设备有屏幕、打印机、音箱等。
输入设备将外界的信息输入到计算机中，输出设备将计算机处理后的数据和结果展示给用户。
4.总线：总线是连接计算机各个组件的通信线路。
它分为数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线负责传输数据，地址总线用于传输存储器地址，控制总线用于传输控制信号。
5.指令集架构：指令集架构是计算机硬件与软件之间的接口规范。
它决定了计算机能够执行的指令和支持的数据类型。
常见的指令集架构有精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。
6.并行计算：并行计算是指多个处理器同时执行任务，以提高计算机系统的性能。
它可以通过并行算法和并行硬件来实现。
常见的并行计算模式有并行计算、向量计算和并发计算。
7.系统层次结构：系统层次结构描述了计算机系统的层次组织关系。
常见的系统层次结构有冯·诺依曼结构和哈佛结构。
冯·诺依曼结构将数据和指令存储在同一存储器中，哈佛结构则将其分开存储。
计算机系统结构是计算机科学中的重要概念，对于我们理解计算机工作原理、进行系统设计和优化都起着重要的作用。
通过合理设计计算机系统结构，可以提高计算机系统的性能、可靠性和可扩展性。
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(TimeInterleaving)，资源重复(Resource Replication)，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。
完整版)全国计算机一级考试复习资料
完整版)全国计算机一级考试复习资料全国计算机一级考试复资料一、计算机基础知识1.1946年，第一台电子计算机问世。
2.计算机的发展概论第一代（1946-1958）是电子管计算机（电子管时代）。
其特点是体积庞大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。
主要用于科学计算，以及从事军事和科学研究方面的工作。
第二代（1959-1964）是晶体管计算机（晶体管时代）。
其特点是运行速度提高、体积已减小、可靠性和内存容量也有较大提高。
应用已经扩展到数据处理、事务处理、自动控制等方面。
第三代（1965-1970）是中小规模集成电路时代。
其特点是运行速度提高、可靠性和存储容量进一步提高、外部设备种类繁多。
计算机和通信密切结合起来，出现了现代计算机网络的雏形ARPANET，计算机被广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。
第四代（1971年以后）是大规模和超大规模集成电路时代。
其特点是运行速度可达到每秒上千次至万亿次，存储容量和可靠性又有了很大提高，功能更加完备。
计算机开始进入了办公室、学校和家庭，应用于社会的各个领域。
3.计算机的特点1) 高速运算能力。
2) 计算精确度高，具有可靠的判断能力。
3) 具有记忆和逻辑判断能力。
4) 具有自动控制能力。
4.计算机的应用1) 科学计算。
2) 信息处理。
3) 自动控制。
4) 计算机辅助设计和辅助教学。
5) 人工智能。
6) 多媒体技术的应用。
7) 计算机网络的应用。
8) 商务处理。
9) 信息管理。
10) 家用电器。
5.以超大规模集成电路为基础，未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化与智能化方向发展。
6.未来新型计算机将在以下几个方面取得革命性的突破：1) 光子计算机。
2) 生物计算机。
3) 量子计算机。
7.计算机辅助设计简称CAD，计算机辅助教学简称CAI。
8.计算机常用的数制及编码（进制、编码等）。
9.一个完整的计算机系统包括两大部分，即硬件和软件。
计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成，也称计算机硬件的五大部件。
计算机系统结构复习资料
计算机系统结构复习资料、名词解释1. 时间局部性【答案】时间局部性是指最近访问过的代码是不久将被访问的代码2. 空间局部性【答案】空间局部性是指那些地址上相邻近的代码可能会被一起访问3. 物理地址空间【答案】主存储器中所有存储字构成的物理地址空间 。
4. 从执行程序的角度看，并行性等级可分为哪些？【答案】指令内部并行、指令级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行5. CPI【答案】每条指令平均时钟周期数其中h =指令i 在程序中执行的次数 6. 从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址 寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器【答案】透明的有：指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器7. 高位存储交叉存取【答案】用存储器地址的高位指明存储体的体号， 而低位用于指明存储体的体内 地址。
8. 直接映射高速缓存组织的优缺点【答案】直接映射的优点在于硬件比较简单， 不需要相联查找，不需要页面替换 算法，因而成本较低且速度较高。
缺点是命中率较低。
9. 写回【答案】在M +i 中的修改延迟到M 中正在修改的字被替换或从 M 中消除后才进行。
10. 虚拟地址空间【答案】应用程序员用来编写程序的地址空间，这个地址空间非常大。
11. 动态互连网络【答案】设臵有源开关，可以根据需要借助控制信号对连接通路加以重新组合实 CPI=CPU 寸钟周期数/IC （指令的条数） n(CPI i *=i 丄 IC12．向量横向处理方式【答案】向量计算是按行的方式自左向右横向的进行。
13．动态流水线【答案】在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。
其中流水线中各个功能部件不能发生冲突。
14．程序中的数据相关【答案】数据相关指在执行本条指令的过程中，如果用到的指令、操作数、变址偏移量等是前面指令的执行结果，则必须等待前面的指令执行完成，并把结果写到主存或通用寄存器中之后，本条指令才能开始执行。
(完整版)系统结构简答题答案
《计算机系统结构》简答题复习资料1.简述标志符数据表示的主要优点(1)简化了指令系统和程序设计；(2)简化了编译程序；(3)便于实现一致性校验；(4)能由硬件自动变换数据类型；(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。
2．简述哈夫曼压缩概念的基本思想。
哈夫曼压缩概念的基本思想是，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而对出现概率较低的，允许用较长的位数(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的缩短。
3．RISC存在不足表现在哪些方面？(1)、由于指令少使原来在CISC上由单一指令完成的某些复杂功能现在要用多条RISC指令才能完成，加重了汇编语言程序设计的负担，增加了机器语言程序的长度，占用存储空间多，加大了指令的信息流量。
(2)、对浮点运算执行和虚拟存储器的支持虽有很大加强，但仍显得不足。
(3)、RISC机器的编译程序比CISC的难写。
4．简述设计RISC结构用了哪些基本技术?(1)按RISC一般原则设计；(2)逻辑实现用硬联和微程序结合；(3)用重叠寄存器窗口(4)指令用流水和延迟转移；(5)优化设计编译系统。
5．简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。
(1)软硬件设计分离和脱节是”由上往下”和“由下往上”设计的主要缺点，由此提出“有中间开始”设计。
“中间”提的是层次结构中的软硬交界面，目前多数实在传统机器级与操作系统机器级之间。
(2)进行合理的软、硬件功能分配时，既要考虑能拿到的硬、器件，又要考虑可能的应用所需的算法和数据结构，先定义好这个交界面。
确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现，同时还要考虑好硬件对操作系统、编译系统的实现提供些什么支持。
然后由这个中间点分别往上往下进行软件和硬件的设计。
6．简述计算机系统结构、组成和实现三者的相互关系。
结构、组成、实现三者互不相同，但又互相影响：相同结构(如指令系统相同)的计算机，可以因速度不同而采用不同的组成。
专升本《计算机系统结构》
专升本《计算机系统结构》计算机系统结构是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，是培养学生计算机系统设计能力的关键课程之一、通过学习该课程，可以使学生了解计算机系统的组成结构，掌握计算机系统的工作原理，培养学生计算机系统设计与优化能力。
以下是关于计算机系统结构的一篇1200字以上的专业文章。
计算机系统结构是计算机科学与技术中的基础课程，主要研究计算机系统的组成结构和工作原理。
计算机系统是由硬件和软件两个部分组成，硬件包括中央处理器、内存、外设等，软件包括操作系统、应用程序等。
计算机系统结构主要研究如何将这些硬件和软件组合起来，构成完整的计算机系统。
计算机系统结构包括指令流水线、存储器层次结构、总线系统和I/O系统等内容。
其中，指令流水线是计算机系统中的一种重要技术，可以提高计算机运行速度。
指令流水线将指令执行过程划分为若干个阶段，每个阶段只执行一个操作，从而可以并行执行多个指令。
通过指令流水线可以提高计算机的效率，降低计算机系统的延迟。
存储器层次结构是计算机系统中的另一个重要部分，主要包括主存、高速缓存和辅助存储器等。
存储器层次结构的设计是为了在速度、容量和成本之间找到一个平衡点。
高速缓存是CPU和主存之间的一种高速存储器，用于存放经常访问的数据和指令。
通过高速缓存可以减少CPU访问主存的次数，提高计算机的运行速度。
总线系统是计算机系统中的交通系统，用于连接计算机系统中不同部件之间的数据和信号。
总线系统主要包括数据总线、地址总线和控制总线等。
数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址，控制总线用于传输控制信号。
总线系统的设计需要考虑带宽、传输速度和信号干扰等因素，以保证计算机系统的正常运行。
I/O系统是计算机系统中的输入输出系统，用于对外部设备进行数据交换。
I/O系统主要包括输入设备、输出设备和I/O接口等。
输入设备用于将外部设备的数据输入到计算机系统中，输出设备用于将计算机系统中的数据输出到外部设备中，I/O接口用于连接计算机系统和外部设备。
(完整word版)计算机组成原理期末试题及答案
第一章计算机系统概论计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。
早起将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）。
目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。
存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。
计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。
习题：4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？主要设计思想是：存储程序通用电子计算机方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。
每个存储单元都有编号，称为单元地址。
如果某字代表要处理的数据，称为数据字。
如果某字为一条指令，称为指令字7指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序第二章运算方法和运算器按对阶操作。
直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。
为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。
1第三章 内部存储器CPU 能直接访问内存（cache 、主存）双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。
cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体系。
要求cache 的命中率接近于1适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。
习题： 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：（1）该存储器能存储多少个字节的信息？（2）如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片；（3）需要多少位地址做芯片选择？(1)字节M 4832*220= (2)片84*28*51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问：（1） 若每个内存条16M ×64位，共需几个内存条？（2）每个内存条共有多少DRAM 芯片？ （3）主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选择各内存条？(1). 共需模块板数为m ：m=÷2^24=4(块)(2). 每个模块板内有DRAM 芯片数为32 (片)(3) 主存共需DRAM 芯片为：4*32=128 (片)每个模块板有32片DRAM 芯片，容量为16M ×64位，需24根地址线(A23~A0) 完成模块板内存储单元寻址。
计算机简答题整理
第一章，计算机基础知识部分1、. 简述一个完整的计算机系统由哪些部分组成。
答：一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统所组成。
其中硬件系统包括：输入设备、控制器运算器、存储器和输出设备五部分。
软件系统则由系统软件和应用软件所组成。
2、简述计算机的发展经历了哪几个阶段？答：人们根据计算机采用的主要元器件的不同，将电子计算机的发展分为四代。
第一代(1946 年-1956 年)为电子管计算机，也叫真空管计算机,其主要逻辑元件是电子管。
第二代(1956 年-1964 年)为晶体管计算机,其主要逻辑元件是晶体管。
第三代(1964 年-1971 年)为集成电路计算机，其主要逻辑元件是中小规模集成电路。
第四代(1971 年-现在)为超大规模集成电路算机,其主要逻辑元件是大规模或超大规模集成电路。
注：新版教材还有第五代：新一代计算机3、简述计算机的特点？答：计算机的特点有:(1)运算速度快;(2)计算精度高;(3)存储量大;(4)具有逻辑判断能力;(5)工作自动化;(6)通用性强。
4、什么是信息？什么是数据？二者有何关系？答：(1)一般认为，信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。
(2) 数据是指存储在某种媒体上可加以鉴别的符号资料。
(3) 它们的关系是:数据是信息的具体表现形式，是信息的载体;信息是对数据的解释，是对数据进行加工后得到的结果，它可以影响人们的行为、决策或对客观事物的认知。
5、简述在计算机中常采用二进制数表示数据的原因答：计算机采用二进制来存储数据和程序的原因主要有:（1）物理上容易实现；（2）运算规则非常简单；（3）可靠性强；（4）易于实现逻辑运算和逻辑判断。
6、简述计算机中存储器的分类及特点。
答：根据存储器在计算机系统中所起的作用，将存储器分为内存储器和外存储器。
(1)内存储器也称之为主存储器，内存是CPU可以直接访问的存储器，当前正在运行的程序和数据都必须放在内存中。
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1. 多级层次结构从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构。
2. 透明性： 在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好象不存在的概念称为透明性。
3. 对于通用寄存器型机器，这些属性主要是指：（选择题）(1) 数据表示 （硬件能直接辩认和处理的数据类型） (2) 寻址规则 （包括最小寻址单元、寻址方式及其表示） (3) 寄存器定义 （包括各种寄存器的定义、数量和使用方式）(4) 指令集 （包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等） (5) 中断系统 （中断的类型和中断响应硬件的功能等） (6) 机器工作状态的定义和切换 （如管态和目态等）(7) 存储系统 （主存容量、程序员可用的最大存储容量等）(8) 信息保护 （包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持）(9) I/O 结构（包括I/O 连接方式、处理机/存储器与I/O 设备间数据传送的方式和格式以及I/O 操作的状态等） 4. 计算机组成计算机系统的逻辑实现。
5. 计算机实现计算机系统的物理实现。
(两者的区别 第5页)6. 系列机 在一个厂家内生产的具有相同的体系结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
7. 冯氏分类法用系统的最大并行度对计算机进行分类。
最大并行度：计算机系统在单位时间内能够处理8. Flynn 分类法按照指令流和数据流的多倍性进行分类。
9. 4个定量原理：（有理解，有简答）第6级第5级 第4级 第3级第2级 第1级以经常性事件为重点=大概率事件优先规则10.CPU性能公式：CPU时间= 执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间= IC ×CPI ×时钟周期时间其中，时钟周期时间是系统时钟频率的倒数。
每条指令执行的平均时钟周期数CPICPI = 执行程序所需的时钟周期数／ICIC：所执行的指令条数11.程序的局部性原理（构成存储层次的理论依据）包括程序的时间局部性，程序的空间局部性12.冯·诺依曼结构的主要特点以运算器为中心。
在存储器中，指令和数据同等对待。
存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。
指令的执行是顺序的。
指令由操作码和地址码组成。
指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。
13.实现可移植性的常用方法采用系列机，模拟与仿真，统一高级语言。
14.软件兼容方式：向前（后）兼容,向上（下）兼容四种。
向后兼容一定要保证，他是系列机的根本特征（填空）15.模拟：用软件的方法在一台现有的机器（称为宿主机）上实现另一台机器（称为虚拟机）的指令集。
16.仿真：用一台现有机器（宿主机）上的微程序去解释实现另一台机器（目标机）的指令集。
17.并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。
同时性和并发性（填空）18.从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为：指令内部并行指令级并行线程级并行任务级或过程级并行作业或程序级并行19.提高并行性的技术途径：时间重叠，资源重复，资源共享20.耦合度分为：（了解区别）紧密耦合系统（直接耦合系统）：在这种系统中，计算机之间的物理连接的频带较高，一般是通过总线或高速开关互连，可以共享主存。
松散耦合系统（间接耦合系统）：一般是通过通道或通信线路实现计算机之间的互连，可以共享外存设备（磁盘、磁带等）。
机器之间的相互作用是在文件或数据集一级上进行的。
21.CISC指令集结构存在的问题：各种指令的使用频度相差悬殊指令集庞大，指令条数很多，许多指令的功能又很复杂，许多指令由于操作繁杂，其CPI值比较大，执行速度慢。
由于指令功能复杂，规整性不好，不利于采用流水技术来提高性能。
22.设计RISC机器遵循的原则指令条数少而简单。
只选取使用频度很高的指令，在此基础上补充一些最有用的指令。
采用简单而又统一的指令格式，并减少寻址方式；指令字长都为32位或64位。
指令的执行在单个机器周期内完成。
(采用流水线机制)只有load和store指令才能访问存储器，其他指令的操作都是在寄存器之间进行。
（即采用load-store结构）大多数指令都采用硬连逻辑来实现。
强调优化编译器的作用，为高级语言程序生成优化的代码。
充分利用流水技术来提高性能。
23.数据表示：计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。
24.数据结构：由软件进行处理和实现的各种数据类型。
25.MIPS的寄存器：32个64位通用寄存器（GPRs）也被称为整数寄存器，R0的值永远是032个64位浮点数寄存器（FPRs）26.MIPS的数据寻址方式立即数寻址与偏移量寻址27.DLX的数据寻址方式寄存器寻址，寄存器间接寻址，立即数寻址与偏移量寻址28.流水线技术把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程由专门的功能部件来实现。
把多个处理过程在时间上错开，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。
29.流水技术的特点流水线把一个处理过程分解为若干个子过程（段），每个子过程由一个专门的功能部件来实现。
流水线中各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线堵塞、断流。
时间长的段将成为流水线的瓶颈。
流水线每一个功能部件的后面都要有一个缓冲寄存器（锁存器），称为流水寄存器。
流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断地提供任务，才能充分发挥流水线的效率。
流水线需要有通过时间和排空时间。
30.从不同的角度和观点，把流水线分成多种不同的种类。
单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。
多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能31.按照同一时间内各段之间的连接方式对多功能流水线做进一步的分类静态流水线：在同一时间内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作动态流水线：在同一时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。
32. 按照流水的级别来进行分类部件级流水线（运算操作流水线）：把处理机的算术逻辑运算部件 处理机级流水线（指令流水线）：把指令的解释执行过程按照流水方式处理。
处理机间流水线（宏流水线）：它是由两个或者两个以上的处理机串行连接起来，对同一数据流进行处理，每个处理机完成整个任务中的一部分。
33. 按照流水线中是否有反馈回路来进行分类线性流水线：流水线的各段串行连接，没有反馈回路。
非线性流水线：流水线中除了有串行的连接外，还有反馈回路。
34. 根据任务流入和流出的顺序是否相同来进行分类顺序流水线：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任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成（从输出端流出）。
35. 流水线的性能指标p61吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。
36. 解决流水线瓶颈问题的常用方法细分瓶颈段 重复设置瓶颈段37. 相关有3种类型（填空）数据相关（也称真数据相关）名相关（有读后写，写后写两种相关） 控制相关38. 流水线冲突有3种类型：（填空）结构冲突，数据冲突，控制冲突39. 3.12 有一指令流水线如下所示出 50ns 50ns 100ns 200ns（1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率；（2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。
对于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？解：（1）2200(ns)2009200)10050(50t )1n (tT m axm1i ipipeline =⨯++++=∆-+∆=∑= )(ns 2201T nTP 1pipeline-==45.45%1154400TP mtTP E m1i i≈=⋅=∆⋅=∑=（2）瓶颈在3、4段。
⏹ 变成八级流水线（细分）850(ns)509850t 1)(n t T maxm1i i pipeline =⨯+⨯=∆-+∆=∑=)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%17108400TP mtiTP E m1i ≈=⋅=∆⋅=∑=⏹ 重复设置)(ns 851T nTP 1pipeline-==58.82%1710885010400E ≈=⨯⨯=40. 静态调度技术依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。
它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化。
静态调度通过把相关的指令拉开距离来减少可能产生的停顿。
41. 动态调度方法在流水线中出现相关时，通过硬件重新安排指令的执行顺序，来调整相关指令实际执行时的关系，减少处理器空转。
42. 记分牌算法和Tomasulo 算法是两种比较典型的动态调度算法。
43. 动态分支预测技术:是根据本条指令之前的行为判断本次行为 44. 前瞻执行（speculation ）的基本思想：对分支指令的结果进行猜测，并假设这个猜测总是对的，然后按这个猜测结果继续取、50ns50ns50ns50ns50ns段流出和执行后续的指令。
只是执行指令的结果不是写回到寄存器或存储器，而是放到一个称为ROB（ReOrder Buffer）的缓冲器中。
等到相应的指令得到“确认”（commit）（即确实是应该执行的）之后，才将结果写入寄存器或存储器。
通过保留栈。
关键思想：允许指令乱序执行，但必须顺序确认45.多指令流出技术基本风格：超标量；超长指令字；超流水处理机46.循环展开和指令调度时要注意以下几个方面保证正确性。
注意有效性。
使用不同的寄存器。
删除多余的测试指令和分支指令，并对循环结束代码和新的循环体代码进行相应的修正注意对存储器数据的相关性分析注意新的相关性47.存储层次的性能参数P1551.每位价格C2.命中率H 和失效率F3.平均访问时间T A48.映像规则：直接映象：主存中的每一块只能被放置到Cache中唯一的一个位置。
（空间利用率最低，冲突概率最高，实现最简单）全相联：主存中的任一块可以被放置到Cache中的任意一个位置。
（空间利用率最高，冲突概率最低，实现最复杂，命中时间最长）是组相连的特例，所以的都是一组组相联：主存中的每一块可以被放置到Cache中唯一的一个组中的任何一个位置。
组相联是直接映象和全相联的一种折中49.替换算法P16350.改进Cache的性能平均访存时间＝命中时间＋失效率×失效开销51.可以从三个方面改进Cache的性能：（与p201结合）降低失效率减少失效开销减少Cache命中时间52.子块放置技术：把cache块进一步划分为更小的块（子块），并给每个子块赋予一位有效位，用于指明该子块中的数据是否有效。
53.请求字从下一级存储器调入Cache的块中，只有一个字是立即需要的。