计算机系统结构简答
计算机系统结构简答题
1.如果外设要求的通道实际流量十分接近货等于通道具有的最大流量解：1.增大通道最大流量2.动态改变设备优先级3.增加一定数量的缓存器，尤其是优先级比较低的设备2.RISC处理器的关键技术有哪几种？解：1.延时转移技术2.指令取消技术3.重叠寄存器窗口技术4.指令流调整技术3.向量的处理方式有哪三种？各有何特点？解：1.横向处理方式。
向量计算是按行的行从左至右横向地进行。
2.纵向处理方式。
向量计算是按列的方式自上而下地进行。
3.纵横处理方式。
横向处理和纵向处理相结合的方式。
4.列出互连网络中四种寻径方式？并指出他们各自优缺点？解：线路交换：传递信息时必须频繁建立从源节点到目的节点的物理通路，开销很大。
存储转发寻径：包缓冲区大，不利于VLSI的视线，时延大，与节点的距离成正比。
虚拟直通寻径：没有必要等到整个小心全部缓冲后在做路由选择，只要接受到用作寻址的消息头部即可判断，通信时延与节点数无关，同样不利于vlsi 的实现。
虫蚀寻径：每个节点的缓冲区小，易于VLSI的实现，较低的网络传输时延，通道共享性好，利用率高，易于实现选播和广播通信方式。
动态就是想把乘法做完，只要能做加法，就做加法！1.2.3.4.5是任务a1*b1--a5*b5.整个处理过程为17个时钟周期，进行了9次不同运算，TP=9/17t,这些运算串行处理所需要的时钟周期为31个时钟周期，S=31/17=1.82. Y=31/(17*5)=36.5.5.设计一台计算机应有哪五类基本指令？解：输入输出类指令数据传送类指令算数运算与逻辑运算类指令程序控制类指令控制管理机器类指令6.设计一个计算机系统时，确定数据表示的原则主要有哪几个？解：1.缩短程序的运行时间2.减少CPU与主存之间的通信量3.这种数据表示的通用性和利用率7.在多处理机系统中，Cache一致性问题由什么引起，主要采用哪两种方法解决？解：Cache一致性问题主要由共享可写的数据，进程迁移，I/O传输等原因产生。
计算机体系结构试题库—简答题
计算机体系结构试题库简答题（100题）1．简述CISC结构计算机的缺点。
答：在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。
据统计，有20％的指令使用频率最大，占运行时间的80％。
也就是说，有80％的指令在20％的运行时间内才会用到。
CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。
CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。
CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。
在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。
2．RISC结构计算机的设计原则。
答：A.选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令；B.每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成；C.所有指令长度均相同；D.只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行；E.以简单有效的方式支持高级语言。
3．影响现代微处理器主频提升的主要原因由哪些答：线延迟、功耗。
4．指令集格式设计时，有哪三种设计方法答：固定长度编码、可变长编和混合编码）三种设计方法。
5．简述存储程序计算机（冯·诺依曼结构）的特点。
答：（1）机器以运算器为中心。
（2）采用存储程序原理。
（3）存储器是按地址访问的、线性编址的空间。
（4）控制流由指令流产生。
（5）指令由操作码和地址码组成。
（6）数据以二进制编码表示，采用二进制运算。
6．在进行计算机系统设计时，一个设计者应该考虑哪些因素对设计的影响答：在进行计算机系统设计时，设计者应该考虑到如下三个方面因素的影响：技术的发展趋势；计算机使用的发展趋势；计算机价格的发展趋势。
7．简述程序翻译技术的特点。
答：翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。
计算机体系结构答案
计算机体系结构答案2021 福师网院一、填空题（每空1分，共14分）1.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：全向量方式，直接相联方式，组相联方式。
2. 虚拟存储器的三种管理方式是段式管理，页式管理和段页式管理。
3.从主存的角度来看，“Cache—主存”层次的目的是为了提高速度，而“主存—辅存”层次的目的是为了扩大容量。
4.根据指令间的对同一寄存器读和写操作的先后次序关系，数据相关冲突可分为RAW 、WAR 和WAW 三种类型。
5.当代计算机体系结构的概念包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容。
二、名词解释（每题2分，共16分）计算机体系结构：答：计算机体系结构包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容。
兼容机：答：不同厂家生产的具有相同计算机结构的计算机；系列机：同一厂家生产的具有相同计算机结构，但具有不同组成和实现的一系列不同档次不同型号的机器；写直达法：答：执行“写”操作时，不仅写入Cache，而且也写入下一级存储器。
高速缓冲存储器:答：为解决CPU与主存储器间速度差而在内存储器和CPU之间增加的一种存取速度远高于普通内存的特殊存储器。
延迟转移技术：答：为了使指令流水线不断流，在转移指令之后插入一条不相关的有效的指令，而转移指令被延迟执行，这种技术称为延迟转移技术。
线性流水线：答：指各段串行连接、没有反馈回路的流水线。
数据通过流水线中的各段时，每一个段最多只流过一次；非线性流水线：指各段除了有串行的连接外，还有反馈回路的流水线。
流水线的吞吐率：答：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。
并行性：答：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。
只要在时间上相互重叠，就存在并行性。
它包括同时性与并发性两种含义。
三、简答题(每题5分，共30分）1. 如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。
每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。
计算机系统结构-张晨曦-考试归纳(完整版)
期末考试归纳2020年8月17日11:26虚拟机与物理机的划分，如图所示。
从各个层次的角度看到的计算机是什么样的？从微程序机器级看到的是门电路，从传统机器语言机器级看到的是寄存器，从操作系统机器级看到的是完整的计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要是关注部件的物理结构，包含器件技术和微组装技术。
举例区分这三者：联系：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。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
简单版本：答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微计算机系统的设计（判断、计算）1.4 计算机系统结构的发展简答、综述题：冯诺依曼结构的缺陷是什么，可以从哪些角度去改进？缺陷：1.以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制。
导致它的输入输出的操作只能串行执行。
改进角度：对输入输出方式进行改进。
如图所示有三大类的输入输出方式，从上到下使成才能继续执行，而到了DMA方式，CPU不需要每次都等待，而是一批数据传输完成之后再进行干预，最后的冯诺依曼结构的特点是哪些？简答题：系列机是什么？是如何实现可移植性的？系列机是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机器。
这些计算机有相同的指令系统，所以从机器语言程序员角度来看，同一系列的各档计算机的属性都是相同的，因此这个属性编制或编译生成的二进制代码都能够不加修改的通用于各档计算机。
向后兼容是系列机的根本特征。
其中向后兼容是系列机的根本特征。
兼容机和系列机的区别？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机器。
兼容机：是由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机仿真：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）上的指令集。
体系结构简答
1.2 试用实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系。
答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。
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。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
1.3 计算机系统结构的Flynn分类法是按什么来分类的？共分为哪几类？答：Flynn 分类法是按照指令流和数据流的多倍性进行分类。
把计算机系统的结构分为：（1）单指令流单数据流SISD （2）单指令流多数据流SIMD （3）多指令流单数据流MISD （4）多指令流多数据流MIMD 1.4 计算机系统设计中经常使用的4个定量原理是什么？并说出它们的含义。
答：（1）以经常性事件为重点。
在计算机系统的设计中，对经常发生的情况，赋予它优先的处理权和资源使用权，以得到更多的总体上的改进。
（2）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。
（3）CPU 性能公式。
执行一个程序所需的CPU时间 = IC ×CPI ×时钟周期时间。
（4）程序的局部性原理。
程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。
1.5 分别从执行程序的角度和处理数据的角度来看，计算机系统中并行性等级从低到高可分为哪几级？答：从处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可分为：（1）字串位串：每次只对一个字的一位进行处理。
这是最基本的串行处理方式，不存在并行性；（2）字串位并：同时对一个字的全部位进行处理，不同字之间是串行的。
已开始出现并行性；（3）字并位串：同时对许多字的同一位（称为位片）进行处理。
这种方式具有较高的并行性；（4）全并行：同时对许多字的全部位或部分位进行处理。
计算机系统结构复习题
1【简答题】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？目前计算机系统是如何改进的?正确答案：解：主要特征：(1)机器以运算器为中心；(2）采用存储程序原理；（3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间；(4)控制流由指令流产生；（5）指令由操作码和地址码组成；（6)数据以二进制编码表示,采用二进制运算。
主要问题和改进：（1)问题：以运算器为中心,所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾,影响运算器效率发挥。
改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。
（2）问题:数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。
改进:通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序.(3)问题:访问存储器次数较多影响计算机系统性能。
改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器,在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。
(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行.改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。
（5）问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难;计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够.改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能,RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式,如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。
2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案:(1）寄存器的访问速度比存储器快很多;(2）对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。
在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。
系统结构 简答题
名词解释1、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。
2、计算机系统结构：指的是传统机器级的系统结构。
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，或编译程序设计者看到的机器物理系统的抽象。
3、计算机组成：是指计算机系统的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
4、哈夫曼压缩原理：尽可能加速处理高概率事件远比加速处理低概率事件对性能提高要显著。
6、程序访问的局部性定律：即指令硬件的设计应尽量加速高频指令的执行。
包括了时间上和空间上的两个局部性7、软件的可移植性：指的是软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移到另一台机器上运行，同一软件可应用于不同的环境。
8、模拟与仿真：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为模拟，用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法就称为仿真。
9、透明：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，简称透明。
（虚拟存储器对应用程序员是透明的，对系统程序员是不透明的。
Cache存储器不仅对应用程序员而且对系统程序员都是透明的。
）10、开发并行性的途径有：（1）时间重叠，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，轮流重叠地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。
（2）资源重复：在并行性概念中引入时间因素，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。
（3）资源共享：用软件的方法让多个用户共用同一套资源，通过提高系统的利用率来提高系统的性能和效率11、数据表示：指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
12、复杂指令系统计算机CISC ：是一种如何进一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化，机器指令系统日益庞大和复杂。
13、精简指令系统计算机RISC：是一种如何通过减少指令种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，提高指令的执行速度。
计算机系统结构名词解释简答
一．名词解释1.计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。
2.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。
3.透明性现象：在计算机技术中，一种本来存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称之为透明性现象。
因而计算机层次结构各个级上都有它的系统结构。
4.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门实现。
将多个处理过程在时间上错开，一次通过各功能段，这样，每个子过程就可以与其它子过程并行进行。
5.指令调度：通过改变指令在程序中的位置，将相关指令之间的距离加大到不小于指令执行延迟，将相关指令转化为无关指令。
指令调度是循环展开的技术基础。
6.请求字优先：调块时，从请求字所在的位置读起。
这样，第一个读出的字便是请求字。
将之立即发送给CPU。
二．简答题1.降低Cache失效率答：强制性失效：增加块大小，预取(本身很少)容量失效：增加容量(抖动现象)冲突失效：提高相联度(理想情况：全相联)2.减少失效开销5.4.1 让读失效优先于写1. Cache中的写缓冲器导致对存储器访问的复杂化2. 解决问题的方法(读失效的处理)◆推迟对读失效的处理(缺点：读失效的开销增加，如50％)◆检查写缓冲器中的内容3. 在写回法Cache中，也可采用写缓冲器5.4.2 子块放置技术1. 为减少标识的位数，可采用增加块大小的方法，但这会增加失效开销，故应采用子块放置技术。
2. 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。
Cache与下一级存储器之间以子块为单位传送数据。
但标识仍以块为单位。
5.4.3 请求字处理技术1. 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。
这个字称为请求字。
2. 应尽早把请求字发送给CPU◆尽早重启动：调块时，从块的起始位置开始读起。
计算机体系结构第一章名词解释
第一章名词解释、简答、计算题答案一、计算机体系结构的基木概念（14个）1.1引论1.2计算机体系结构的概念1、如何理解计算机系统中的层次概念？答：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。
对计算机系统的认识需要在某一个层次上，从不同角度（层次）所看到的计算机属性是不同的。
计算机系统按功能通常从高到低可分成以下几个层次：应用语言虚拟机、高级语言虚拟机、汇编语言级虚拟机、操作系统虚拟机、传统机器级、微程序机器级共六级。
在以上划分中，传统机器级以上的所有机器都称为是虚拟机。
这种划份方法有助于各级语言的实质及实现，分层后，处在某一级虚拟机的程序员只需要知道这一级的语言及虚拟机，至于这一级语言是如何再逐层地经翻译或解释到下面的实际机器级，就无须知道了。
2、划分多级层次结构的作用是什么？答：把计算机系统按功能划分成多级层次结构：首先有利于正确地理解计算机系统的工作，明确软件、硬件和固件在计算机系统中的地位相作用。
其次有利于理解各种语言的实质及其实现。
最后还有利于探索虚拟机新的实现方法，设计新的计算机系统。
3、语言实现的两种技术是什么，有何优缺点？答：翻译和解释是语言实现的两种技术。
它们都是以执行一串N级指令来实现N+1级指令。
翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。
解释技术是每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级的指令，依此重复进行。
在这个过程中不产生翻译出来的程序，因此，解释过程是边变换、边执行的过程一般来说，解释执行比翻译花的时间多，但存储空间占用较少。
4、什么是透明性？如何理解体系结构的概念？答：透明性是指本来存在的事物或属性，从某种角度看，似乎不存在。
计算机体系结构的定义是Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出的：程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。
计算机组成简答题答案
（一）说明计算机系统的层次结构。
计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
（二）请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。
（三）请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。
（四）简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。
(1)外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。
主要优点是数据数据速度快.（五）在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。
因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。
（六）什么是存储保护？通常采用什么方法？当多个用户共享主存时，为使系统能正常工作，应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户的程序和系统软件，还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的主存区域。
为此，系统提供存储保护。
通常采用的方法是：存储区域保护和访问方式保护。
（七）说明计数器定时查询工作原理。
计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。
总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。
每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。
计算机系统结构考试试题
计算机系统结构考试试题
1. 简答题
a. 请简要阐述计算机系统结构的定义及其重要性。
b. 解释什么是指令集体系结构（ISA），并举例说明不同的ISA 类型。
c. 论述冯·诺伊曼体系结构的特点以及对计算机发展的影响。
2. 计算题
a. 给定一个16位的寄存器，寄存器中保存的数值为56902，将其转换为二进制和八进制表示。
b. 设计一个具有4位地址总线和8位数据总线的存储系统，假设寻址方式为直接地址寻址，计算其寻址范围。
c. 若一个指令的操作码占8位，寄存器地址占3位，立即数占5位，计算其最大可表示的指令数量。
3. 综合题
请设计一个简单的微处理器，包括寄存器组、ALU和控制器。
然后给出一个简单的汇编语言程序，要求能够将两个寄存器中的数值相加并存储到第三个寄存器中。
4. 分析题
请分析Intel x86和ARM架构在计算机系统结构上的异同点，并
讨论其适用领域及性能表现。
5. 论述题
论述存储层次结构在计算机系统中的重要性，并详细说明主存、
缓存和辅存的功能和特点。
同时分析存储层次结构对计算机系统性能
的影响。
在考试中，学生需要结合所学知识，对以上试题进行回答和解答。
对于计算题部分，需要给出详细的计算过程和结果。
对于综合题和分
析题部分，需要清晰地阐述思路和实现方案。
最终的目的是检验学生
对计算机系统结构理论和实践的掌握程度，以及对计算机体系结构相
关概念的理解和应用能力。
希望学生能够在考试中发挥所长，充分展示自己的学习成果和能力。
祝各位同学取得优异的成绩！。
自考计算机科学与技术之系统结构简答题
简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)1.什么是虚拟存储器？它有什么特点和作用？答：虚拟存储器是以主存与辅存为根据建立起来的一种存储体系，它使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器。
虚拟存储器的地址空间可以大到CPU 勺最大寻址范围。
为了提高平均访存速度，将虚拟地址空间中访问最频繁的一小部分寻址范围映像到主存储器，其余的地址空间映像到外存储器，这样使得存储系统既具有外存的容量，又有接近于主存的访问速度。
2.并行处理计算机除分布处理、MPP口机群系统外，还有哪4种基本结构？及他们各自解决的基本问题？答：流水线计算机，阵列处理机，多处理机，数据流计算机。
流水线计算机解决拥塞控制，冲突防止，分支处理，指令和数据的相关处理，流水线重组，中断处理，流水线调度以及作业顺序的控制等。
阵列处理机解决处理单元灵活、规律的互连模式和互联网络设计，存储器组织，数据在存储器中的分布算法，针对具体应用题目的高效并行算法等问题，尽可能将标量循环运算转成向量运算以消除循环，避免相关。
多处理机解决处理机间互连和存储器组织等硬件结构，存储管理，资源分配，任务分解，系统死锁的防止，进程间的通讯和同步，多处理机的调度，系统保护等操作系统，高效并行算法和并行语言的设计等问题。
数据流计算机主要研究合适的硬件组织和结构，数据流程序图，能高效并行执行数据流语言以及解决目前数据流机存在的某些问题。
3.简述超长指令机系统设计的基本原则。
答：超长指令机系统设计的原则：(1)设立单一的控制流，只有一个控制器，每个时钟周期启动一条长指令；(2)超长指令字被分成多个控制字段，每个字段直接独立地控制每个功能部件；(3)含有大量的数据流通路和功能部件，由于编译器在编译时间已考虑可能出现的数据相关，故控制硬件简单；(4)在编译阶段完成超长指令中多个可并行操作的调度。
4.以IBM37(为例说明为什么把中断分类以及分成几类。
答：为处理一个中断请求，要调出相应的中断处理程序，如果中断源数少，则可用中断系统硬件直接形成相应中断服务程序入口，但对中大型多用途机器，中断源数目很多，若为每个中断源单独形成入口，不仅硬件实现难，代价大，而且在中断处理上没有必要，因不少中断源性质比较接近，可归成几类，这样可以对每类给定一个中断服务程序入口，再由软件分支转入相应中断处理部分，这样可以大大简化形成中断处理程序入口地址形成硬件。
计算机系统结构术语解释和简答题
一．名词解释1）虚拟机：指通过软件模拟具有完整硬件系统功能的，运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统2）系统加速比：同一个任务在系统改进前花费总时间和在系统改进后花费总时间的比率3）Amdahl定律：计算计算机系统中某个部件改进后能获得多少总性能提高的定律15）顺序流水线：输入端任务流入的顺序和输出端任务流出的顺序相同的流水线16）乱序流水线：输入端任务流入的顺序和输出端任务流出的顺序不同的流水线17）流水线吞吐率：单位时间内流水线完成任务的数量18）流水线加速比：完成同样一批任务，使用流水线花费的时间和不使用流水线花费的时间之比19）流水线的效率：流水线中设备的实际使用时间和整个运行时间的比值20）数据相关：此次运算需要前一次运算的结果作为数据21）名相关：两个操作使用了相同的寄存器或者存储器22）控制相关：根据分支指令的执行结果确定后面程序的运行23）反相关：名相关的一种，指令i读的名和指令j写的名相同，简称i读j写24）结构冲突：硬件资源不足引起的冲突25）数据冲突：当指令在流水线中重叠执行时，因需要晕倒前面的指令的执行结果引起的冲突26）控制冲突：流水线遇到的分支指令或者其他会改变pc值的指令所引起的冲突27）定向技术：把计算结果从产生位置直接放到需要的位置28）多级存储层次：采用多种存储器技术的存储器结构29）命中时间：cpu访问存储系统时，找到所需数据花费的时间30）不命中率：cpu访问存储系统时，没有找到所需数据的比率31）不命中开销：cpu访问存储系统时，没有找到所需数据花费的时间32）全相连映像：主存中的任意一块对应Caceh中的任意一个位置33）直接映像：主存中的任意一块对应Caceh中的唯一一个位置34）组相连映像：主存中的任意一块对应Caceh中的一组位置35）写直达法：写入cache之后，直接写入下一级存储器36）写回法：只写入caceh中，只有该块被替换时，才写入下一级存储器37）强制性不命中：第一次访问时，Cache中没有该程序的任何数据而产生的不命中38）容量不命中：因为Cache容量限制导致某些块被替换出去之后又再次访问该块而放到不到的不命中39）冲突不命中：被替换出去的块又要访问而产生的不命中（不是因为Caceh容量）40）2：1Caceh经验规则：大小为N的直接映像Cache的失效率约等于大小为N/2的两路组相连Cache的失效率41）相连度：42）牺牲Cache：指在Cache和其下一级存储器的数据通路上的一个全相连的小Cache 43）系统响应时间：指计算机对用户的请求做出反映的时间44）可靠性：规定条件下完成预定功能的能力45）可用性：考察某个时间，系统正常运行的概率期望46）RAID：独立冗余磁盘阵列47）互连网络：一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络48）互连函数：表示输入端号和输出端号连接关系的函数49）网络规模：网络中结点个数50）网络直径：网络中任意两点间的最大距离51）静态互连网络：各结点间有固定连接通路且在运行中不能改变的网络52）动态互连网络：由交换开关构成可以按照程序的要求动态改变连接状态的网络53）集中式共享多处理机：多个处理器共享一个存储器的多处理机系统54）分布式共享多处理机：多个处理器共享多个存储器的多处理机系统55）多Caceh一致性：多个Cache中的同一个数据要求保持一致的特性56）写作废协议：通知其他保留该数据副本的Cache作废副本数据的协议57）写更新协议：通知其他暴力该数据副本的Cache更新该副本数据的协议二．简答题1.什么是软件兼容？软件兼容有哪几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？软件兼容：一个软件可以不经修改或者只经过少量修改就可以由一台计算机移植到另外一台计算机上，差别只是时间不同软件兼容的种类：向上（下）兼容：按某档计算机编制的程序，不加修改就能运行于比他高（低）挡的计算机向后（前）兼容：按某个时期投入市场的某种型号的计算机，不加修改就能运行于在他之后（前）投入市场的计算机根本特征：向后兼容2.试以系列机为例，说明计算机系统结构，计算机组成，计算机实现三者之间的关系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一种系统结构可以有多种组成，一种组成可以有多种实现，同一系列计算机中各型号的计算机具有相同的系统结构，但采用不同的组成和实现技术，因而就有不同的价格和性能3.计算机系统结构的设计和分析中最经常使用的三条基本原则是什么？1）大概率事件优先原则（对于大概率常见事件，赋予他优先的处理权和资源使用权，以获得全局最优结果2）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3）程序局部性原理（程序的执行时所访问的地址不是随机的，而是相对簇聚4. 根据Amdahl定律，系统的加速比由那两个因素决定？可改进比例和部件加速比5. 计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？1）时间重叠：在并行性概念中引入时间因素，即多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠的使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转时间而赢得速度，比如流水线技术2）资源重复：在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜的原则，通过重复设置硬件资源，大幅度提高计算机系统性能，比如多处理机系统3）资源共享：软件方法，使多个任务按照一定的时间顺序轮流使用同一套硬件设备，比如多道程序和分时系统6. 从当前计算机技术观点来看，CISC结构有什么缺点？1）各种指令的使用频率相差悬殊2）CISC的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，增加了研制的时间和成本，还容易造成设计错误3）CISC中许多指令需要复杂的操作，运行速度慢4）CISC中指令功能的不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统性能7. RISC的设计原则是什么？1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令2）每条指令的功能应尽可能简单，并且在一个周期内完成3）所有指令长度均相同4）只有load指令和store指令才访问存储器，其他指令均在寄存器之间进行5）以简单有效的方式支持高级语言8.MIPS采用哪几种寻址方式？答：寄存器寻址，立即数寻址，偏移寻址9.流水线技术有哪些特点？1）流水线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，因此流水线实际上是把一个大的功能部件分解为多个独立的功能部件，并依靠他们的并行工作来提高效率2）流水线中各段的时间应尽可能相同，否则会引起流水线的堵塞和断流3）流水线每一个功能部件前面都有一个缓冲寄存器，称为流水寄存器4）流水线技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断的提供服务，才能充分发挥流水线的效率5）流水线需要有通过时间和排空时间，在这两个时间段中，流水线都不是满负荷工作10.在5段流水线中，一条指令的执行需要几个时钟周期？他们分别是什么？5个时钟周期1）取指令周期2）指令译码周期/读存储器周期3）执行周期/有效地址计算周期4）存储访问周期/分支完成周期5）写回周期11.评价流水线的性能指标是什么？吞吐率和加速比吞吐率：单位时间内流水线所完成的任务数量加速比：使用流水线和1不使用流水线花费时间的比值12.什么叫相关？流水线中有哪几种相关？1）数据相关（此次运算需要前一次运算的结果作为数据）2）名相关（指令所访问的寄存器或存储器单元相同）3）控制相关（分支指令引起的相关）13.单级存储器的主要矛盾是什么？主要采用什么方法解决？主要矛盾：1）速度越快，价格就越高2）容量越大，价格就越低3）容量越大，速度越慢解决方法：采用多级存储层次结构14.在存储层次中应解决那四个问题？1）映像规则问题：当把一个块调入高一级存储器时，可以放到哪些位置上2）查找算法问题：当所要访问的块在高一级存储器时，任何找到改块？3）替换算法问题：当发生失效时，应该替换哪一块？4）写策略问题：当进行写访问时，应进行哪些操作？15.地址映像方法有哪几种？他们各有什么优缺点？1）全相连映像（主存中的任意一块可以放在Cache中的任何位置）缺点；查找复杂，代价高，速度慢优点：Cache空间利用率高，块冲突概率低，Caceh的失效率低2）直接映像：（主存中的任意一块都只对应Cache中的唯一一个位置）缺点：Cache空间利用率低，块冲突概率高，Cache失效率高优点：查找简单，快速3）组相连映像（主存中的任意一块对应Cache中的一组位置）直接映像和全相连映像折中的办法16.写策略主要有哪两种？他们各有什么优点？1）写直达法：容易实现，而且存储器中下一级的数据总是最新的，但是速度慢2）写回法：速度块，写操作能以Cache存储器的速度进行，而且对于同一个单元的多个写最后只需一次写回下一级存储器（不直接写回下一级存储器，而是交给写缓冲器去做）17.伪相连的基本思想是什么？采用这种方法时，在命中情况下，访问Caceh的过程和直接映像访问Cache的过程相同，而且发生失效时，在访问下一级存储器之前，会先检查Caceh另一个位置，看是否匹配，确定这个另一块的简单方法是将索引字段的最高位取反，然后按照新索引去寻找伪相连中对应的块，如果这一块的标识匹配，则称发生了伪命中，否则就只好访问下一级存储器18.采用二级Caceh的基本思想是什么？通过在原有的Cache和存储器中间增加一层Cache，构成两级Cache，把第一级Cache做得足够小，使其速度和快速cpu的时钟周期相匹配，，而把第二级Cache做得足够大，使得他能捕获更多需要1到主存去的访问，从而降低实际失效开销19.采用容量小且结构简单的Cache有什么好处？1）可以有效提高Cache的访问速度，因为硬件越简单速度就越快，小容量Cache可以实现快速标识检测，对减少命中时间有益2）Cache足够小，可以与处理权做在同一芯片上，以避免因芯片外访问而增加时间开销3）保持Cache简单结构可采用直接映像Cache，直接映像Cache的主要优点就是可以让标识检测和数据传送重叠进行，这样可以有效减少命中时间20.“虚拟索引+物理标识”Cache的基本思想是什么？答：直接用虚地址中的页内位移（页内位移在虚拟地址的转换中保持不变），作为访问Cache 的索引，但标识确实物理地址，Cpu发出访存请求后，在进行虚地址转换的同时，可并行进行标识的读取，在完成地址变换后，再把得到的物理地址和标识进行比较21.在分布式存储结构的机器中，将存储器分布到各节点有什么好处？1）如果大多数的访问是针对本结点的局部存储器，则可降低对存储器和互连网络的带宽要求2）对局部存储器的访问延迟低，分布式存储器结构的主要缺点就是处理器之间的通信较为复杂，且各处理器之间访问延迟大22.在分布式存储器结构的机器中，目前有哪两种存储地址空间的组织方案？1）物理上分离的多个存储器作为一个逻辑上共享的存储空间进行编址2）整个地址空间由多个独立的地址空间构成，他们在逻辑上也是独立的，远程的处理器不能对其直接寻找23.在分布式存储器结构的机器中，对应于两种地址空间的组织方案，分别有哪两种通信机制？它们是怎么实现的？1）共享地址空间的机器：理由load和store中的地址隐含的进行数据通信2）多个地址空间的机器：根据简单的网络协议，通过传递消息来请求某些服务或传输数据，从而完成通信24.实现Cache一致性协议时，有哪两种跟踪共享数据状态的技术？1）目录协议：物理存储器中共享数据库的状态及其相关消息被保存在一个叫做目录的地方2）监听协议：每个Cache除了包含物理存储器中块的数据副本以外，也保存着共享状态信息，Cache通常连接在共享存储器的总线上，各个Cache控制器通过监听总线来判断是否由总线上请求的数据块25.目录协议中，Cache块有哪三种状态1）共享：在一个或多个处理器上有这个块的副本，且主存中的值是最新的（所有Cache均相同）2）未缓冲：所有处理器的Cache都没有此块的副本3）专有：仅有一个处理器上有该块的副本，且已对此块进行了写操作，而主存的副本仍是旧的。
计算机组成原理简答题汇总史上最全
计算机组成原理简答题汇总史上最全⼀．计算机硬件系统组成的基本概念1.什么是计算机系统？说明计算机系统的层次结构。
计算机系统包括硬件和软件。
从计算机系统的层次结构来看，它通常可以分为五个以上的层次，在每⼀层上都能进⾏程序设计。
由下⾄上可排序为：第⼀级微程序机器级，微指令硬件直接执⾏；第⼆级传统机器级，⽤微程序解释机器指令；第三级操作系统级，⼀般⽤及其语⾔程序解释作业控制语句；第四级汇编语⾔级，这⼀级由汇编语⾔⽀持和执⾏；第五级⾼级语⾔级，采⽤⾼级语⾔，由各种⾼级语⾔编译程序⽀持和执⾏。
还可以有第六级，应⽤语⾔机器级，采⽤各种⾯向问题的应⽤语⾔。
2.冯诺依曼结构计算机的特点是什么，它有哪些局限性？冯诺依曼结构计算机是⼀种典型的计算机组织结构，将计算机硬件分为运算器，存储器，控制器，输⼊部件和输出部件，采⽤存储程序的⼯作⽅式。
冯诺依曼结构计算机的主要外部特征是：(1)指令和数据都以字的⽅式存放在相同的存储器中，没有区别，由计算机的状态来确定从存储器独处的字是指令还是数据。
指令送往控制单元译码，，数据送往运算器进⾏运算。
(2)指令顺序串⾏地执⾏，并由控制单元集中控制，采⽤⼀个PC计数器对指令进⾏寻址。
(3)存储器是⼀个单元定长的⼀维线性空间。
(4)使⽤低级机器语⾔，数据以⼆级制形式表⽰。
指令中包括操作码和地址码两部分。
操作数的编码格式从数据本⾝不能进⾏区别。
(5)单处理机结构，以运算器为中⼼，只有⼀个数据流和指令流。
冯诺依曼结构计算机的局限性在于它的并⾏性⼗分有限，不适合于⼈⼯智能和模式识别等应⽤场合。
3.计算机内部有哪两种信息流，它们之间有什么关系？计算机内部有控制信息流和数据信息流。
控制信息包括指令信息、状态信息和时序信息，这些信息的组合产⽣各类控制信号，对数据信息进⾏加⼯处理，并控制数据信息的流向，实现计算机的各项功能。
4.计算机采⽤什么计数制，为什么？计算机采⽤⼆进制计数制。
这种计数制便于物理器件实现。
计算机系统结构简答题
第 1 章计算机系统结构的基本概念1. 什么是计算机系统的多级层次结构？第 6 级L6：应用语言虚拟机第 5 级L5：高级语言虚拟机第 4 级L4：汇编语言虚拟机第 3 级L3：操作系统虚拟机第 2 级L2：机器语言(传统机器级)第 1 级L1：微程序机器级从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成以下多级层次结构：2. 硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上是不等效的？硬件和软件在功能实现上是等效的，即一种功能可以由软件实现，也可以由硬件实现。
在实现性能上是不等效的。
软件实现的优点是设计容易、改进简单；硬件实现的优点是速度快。
3. 经典计算机系统结构的实质是什么？计算机系统中软、硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
4. 语言实现的两种基本技术是什么？翻译和解释是语言实现的两种基本技术。
它们都是以执行一串Ｎ级指令来实现N+1 级指令，但二者存在着差别：翻译技术是先把N+1 级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1 级程序不再被访问。
而解释技术是每当一条N+1 级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N 级指令，然后再去取下一条 N+1级的指令，依此重复进行。
在这个过程中不产生翻译出来的程序，因此解释过程是边变换边执行的过程。
5. 对于通用寄存器型机器来说，机器语言程序设计者所看到的计算机的属性主要有哪些？(1)数据表示(2)寻址规则(3)寄存器定义(4)指令集(5)中断系统(6)机器工作状态的定义和切换(7)存储系统(8)信息保护(9)I/O 结构6. 什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。
软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。
其中向后兼容是软件兼容的根本特征。
7. 什么是系列机？它的出现较好地解决了什么矛盾？系列机是指在一个厂家生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
(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。
计算机系统结构
一、填空题1.仿真和模拟的主要区别在于采用不同的语言进行解释。
仿真采用（微程序）解释，其解释程序在控制存储器中，而模拟采用（机器语言程序）解释，其解释程序在主存储器中。
2.程序的局部性包括（时间）上的局部性和（空间）上的局部性。
3.4.开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有（时间）重叠，（资源重复）和（资源共享）。
5.指令格式的优化包括（操作码）_的优化和（地址码）的优化两方面军。
6.程序定位的技术分为（直接定位技术）、静态再定位和动态再定位。
7.cache常用的地址映射方式有全相联映像、（直接映射）、（组相联映射）和段相联映像四种。
8.流水线按流水处理级别不同，流水线分为（部件级流水线）、（处理机级流水线）和系统级流水线9.并行处理机按存储器的组成方式不同分为（分布存储器的并行处理结构）和（共享存储器的并行处理结构）两种。
10.多处理在系统结构可分为（紧耦合多处理机）和（松耦合多处理机）两类。
11.计算机系统弗林分类法，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(MIMD)) 四大类。
12.在存储体系中，Cache 存储器对应用程序员是（透明）的，对系统程序员是（透明）的( 填“ 透明” 或“ 不透明”) 。
13.虚拟存储器按映象算法不同，存储管理方式有段式、页式和段页式三种。
14.“一次重叠”解释时，第K+1 条指令需等K 条指令执行后才能形成，称此时发生了“ （指令）相关” 。
若第K 条指令的结果数地址与第K+1 条指令的源数地址一样时，称发生了“（数）相关”。
15.并行处理机按存储器的组织方式不同，分为两种不同的基本构形，一种是采用（分布式）存储器结构的并行处理机，另一种是具有（集中式共享）存储器结构的并行处理机。
16.开发并行性是为了并行处理，并行性又包括有（同时）性和（并发）性二重含义。
17.计算机系统为了满足日益复杂的应用需要，在机器指令系统的设计、发展和改进上有两种不同（复杂指令系统）和（精简指令系统）方向。
计算机系统结构复习题
1【简答题】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？目前计算机系统是如何改进的？正确答案：解：主要特征：(1)机器以运算器为中心；(2)采用存储程序原理；(3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间；(4)控制流由指令流产生；(5)指令由操作码和地址码组成；(6)数据以二进制编码表示，采用二进制运算。
主要问题和改进：(1)问题：以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制，导致慢速输入输出操作占用快速运算器矛盾，影响运算器效率发挥。
改进：各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问)方式、 I/O 处理机等。
(2)问题：数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的，不利于指令执行的重叠和流水。
改进：通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序。
(3)问题：访问存储器次数较多影响计算机系统性能。
改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器，在CPU和主存之间设置高速缓冲存储器cache。
(4)问题：受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行。
改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升计算机系统速度。
(5)问题：需要指令功能更加丰富，但实现困难；计算机存储器容量大增，采用直接寻址方式指令中地址码位数不够。
改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能，RISC只包含使用频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式，如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址、页式寻址等。
2【简答题】通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？正确答案：(1)寄存器的访问速度比存储器快很多；(2)对编译器而言，能更加容易、有效地分配和使用寄存器。
在表达式求值方面，通用寄存器型结构具有更大的灵活性和更高的效率。
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二简答题第一章计算机系统结构基本概论1.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。
答:（1)时间重叠是引入时间因素，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。
(2)资源重复是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。
(3)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。
2.器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响?答:器件的发展对逻辑设计方法的影响:（1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩姐设计周期，提高系统效能，尽量采用存储逻辑和通用器件;(2)由全硬设计改成采用微汇编设计。
、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化3.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。
答:（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“由中间开始”设计。
“中间”提的是层次结构中的软硬交界面，目前多数是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，哪些功能由软件买现，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。
4.为解决不同系统结构的机器之间的软件移植，通常采用何种途径?并简述其过程。
答:为实现不同系统结构的机器之间的软件移植，就必须做到在一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，即另一种机器语言。
例如，要求原在B机器上运行的应用软件，能够移植到有不同系统结构的A机器上，根据层次结构的概念可把B机器的机器语言看成是在A机器的机器语言级上的一个虚拟机器语言，在.A机器上用虚拟概念来实现B机器的指令系统。
5.并行性有哪些不同的等级?答:并行性有不同的等级:(1)从计算机系统中执行程序的角度看，并行性等级由低到高.分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程序之间的并行等。
(2)从计算机系统处理数据的角度看，并行性等级由低到高，分别是位串字串(传统串行单处理机，无并行性)，位并字串(传统并行单处理机)，位片串字并和全并行等。
(3)从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行性等级又有存储器操作并行(并行存储器、相联处理机)，处理器操作步骤并行(流水线处理机)，处理器操作并行(阵列处理机)，指令、任务、作业间的全面并行(多处理机、分布处理系统、计算机网络)等。
6.简要说明翻译和解释的区别和联系。
答:区别:翻译是先用转换程序将高一级机器级上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级上实现的技术。
解释是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语句或指令的逐条解释来实现的技术。
联系:翻译或解释是高级机器级的程序在低级机器上实现的必须步骤，各机器级的买现主要靠翻译或解释或是两者的结合7.比较模拟和仿真。
答:模拟是指用机器语言程序解释实现软件移植。
适用场合:移植运行时间短，使用次数少，在时间关系上没有约束和限制的软件。
好处:灵活，可实现不同系统间软件移植。
存在问题:结构差异很大时，模拟的运行速度会急剧下降，实时性差采取的策略:模拟与仿真相结合。
仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统适用场合;在结构差别不大的系统间使用。
好处:可提高被移植软件的运行速度。
存在问题:不灵活，当两种机器结构差别很大时，很难仿真。
采取的策略:模拟与仿真相结合，发展异种机联网。
8.为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构?(尸2)答:将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构推动了计算机系统结构的发展。
例如，可以重新调整软、硬件比例，为应用语言级、操作系统级、高级语言级提供更多更好的硬件支持，改变硬、器件迅速发展而软件日益复杂、开销过大的状况;或直接用硬件或固件实现，发展高级语言机器或操作系统计算机结构。
既然层次中每一级都有其自己的用户、实现方法和指令系统，因此可让各虚拟机器级用真正的实处理机代替，摆脱以往各级功能都在同一台实机器上实现的状况，发展多处理机、分布处理、计算机网等系统结构。
可在一台宿主机上模拟或仿真另一台机器.推动自虚拟机、多种操作系统共行等技术的采用，从而促进软件移植、计算机系统性能评价、计算机设计自动化等的发展。
9.设计主存系统时，哪些属于计算机系统结构?哪些属于计算机组成?哪些属于计算机实现所要考虑的问题?答:确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。
10.列举计算机系统软硬件功能分配时，进行软硬件取舍的三条基本原则。
答:(1)应考虑在现有硬器件条件下，系统要有高的性能价格比。
(2)要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地限制各种组成、实现技术的采用。
(3)如何为编译和操作系统实现及高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持，以缩短高级语言与机器语言、操作系统与计算机系统结构以及程序设计环境与计算机系统结构之间的语义差。
11.软件可移植指的是什么?实现软件移植有什么好处?答:软件的可移植指的是软件不用修改或只经少量的修改就可以由一台机器搬到另一台机器上去运行，使得同一套软件可以应用于不同的硬件环境。
实现软件移植，过去的计算机系统上所有的大量成熟可靠的软件，特别是应用软件，就可以在新的机器上长期使用，而不必重新编写。
既可以大大减少软件编制的工作量，又能迅速用上新的硬件技术，让新系统立即发挥效能，同事软件设计者也能有精力去开发全新的软件。
12. 简述统一高级语言实现软件移植的方法、适用场合、存在问题和原因.以及对此问题采取的对策。
答:统一高级语言是指设计出一种对各种应用领域都比较高效通用的高级语言。
适合于在结构相同以至完全不同的机器之间，通过配以不同的语言翻译程序实现高级语言应用软件的移植。
存在的问题是至今还难统一出这样一种通用的高级语言口因为不同用途要求高级语言的语法和语义结构差别较大;人们对统一的高级语言压当有什么样的基本结构看法不一;厂家为便于在机器上高效翻译，在语言中引入了方言;用户为节省程序空间和提高其运行速度，经常在高级语言源程序中嵌入汇编语言或其他语言的程序;用户的习惯势力阻挠，不愿使用新的语言，等等。
对此问题采取的对策是，从长远的目标，还是要争取统一出一种通用的高级语言.但近期只能作相时的统一。
13，什么是系列机软件的向上(向下)兼容和向后(向前)兼容?答:系列机软件的向上(向下)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。
向前(后)兼容指的是在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器上。
14.计算机系统在处理数据的并行上，可分为哪四个等级?简单解释并各举一例。
答:位串字串，只能同时处理一个字的一位，无并行性，例如，位串行计算机。
位并字串，同时处理一个字的所有位，例如，简单的位并行单处理机。
位片串字并，同时处理多个字的同一位，例如，相联处理机中的位片串字并方式。
全并行，同时处理多个字的多个位或位组，例如，全并行的阵列处理机或相联处理机。
第二章数据表示与指令系统1.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。
答:哈夫受压缩概念的基本思想是:当各种事件发生的概率不均等时，来用优化技术时生概率录高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而付出现概率较低的，允许用较长的盘(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的编短。
2.简述标志符数据表示的主要优点。
答:(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。
3.按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路?答:按CISC方向.面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有:(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进;(2)如何增设专用操作系统的新指令;(3)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;(4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。
4.自定义数据表示可分为哪两类?有何特点?答:自定义数据表示是为缩短高级语言和机器语言的语义差距引出来的。
它又分为标志符数据表示和数据描述符两类。
标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。
标志符由编译程序建立，对高级语言程序透明。
数据描述符主要用于描述向量、数组、记录等成块的数据。
它与标志符数据表示的差别是:标志符与数据合存于一个存储单元中，用于描述单个数据的类型和属性的;描述将则是与数据分开存放，主要用于描述成块数据特征的。
5.什么是RISC计算机答:R1SC'计算机是精简指令系统计茸机。
即减少指令种数.简化指令功能.使指令系统规整，指令执行时间尽可能短。
6.简述采用RISC'技术的超级标量机的主要特点。
答:采用RISC技术的超级标量机的主要特点是:(1)配里多个性能不同的处理邵件。
采用多条流水线并行处理;（2)能同时对若干条指令进行译码，将可并行执行的指令送往不同的执行布件，(3)从而达到在每个时钟周期启动多条指令的目的;(4)在程序运行期间由硬件完成指令调度。
7.简述RISC的延迟转移技术的特点。
答:RISC机采用的延迟转移技术的特点是:通过软件实现，设法使后继指令变得有用。
一般采用三种调度策略:(1)将转移不发生时应该执行的那条指令调度到延迟楷中;(2)将转移不发生的那条指令调度到延迟槽中;（3)将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中。
最后一种方法的效果最好，总能使性能获得改善。
8.简述三种面向的寻址方式的关系。
答:三种手址方式各有特点但又不相互排斥。
面向寄存器的寻址速度最快，但需增大寄存器的硬件开梢。
面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢，但可使用少童的寄存器。
面向堆找的寻址可减轻编译的负担，不用考虑寄存器的优化分配，很好地支持子程序的调用，可省去去命令中的地址字段，但速度慢，甚至比面向主存的寻址慢。
三种面向的寻址不互相排斥。
在同一系统结构中，应选一种面向的寻址为主，辅以其它面向的寻址，互相取长补短。
例如，在堆栈型机器中，可增设面向寄存器的寻址方式;除直接访问钱顶外，还能访问栈中任意单元;可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。