自考：计算机系统结构考前复习资料
自考计算机系统结构复习精讲资料
自考计算机系统结构复习精讲资料计算机中所采用的数据类型，它们主要有两类：一类是基本数据类型，包括位、串、整数、实数、字符和布尔量等；另一类是结构数据类型，包括向量、数据、字符串、堆栈、队列、记录等。
因为计算机只能识别"0"和"1"这些二进制位，那么在计算机中如何在存储器中用"0"和"1"来表示上面的这些数据，就是我们要学的数据表示。
这一章内容不多，比较难理解的似乎是"向量"这种数据类型。
本章的内容主要应掌握浮点数的数据表示。
一、数据类型（识记）计算机中所使用的数据一般可分为三类：第一类是用户定义的数据，这类数据通常是由程序设计语言所确定的；第二类是系统数据，它是程序在执行时由计算机系统蕴含生成的；第三类是指令，即被执行的程序可看成是数据的复合。
上面讲的是"数据"，那么"数据类型"是什么呢？它不同于数据，数据类型除了指一组值的集合外，还定义了可作用于这个集合上的操作集，比如有一组整数值的集合，连同定义在这个集合上可进行的加减乘除等算术操作，这个整数的集合就成为了整数数据类型。
从系统结构的观点来看，数据类型可分为基本数据、结构数据、访问指针和抽象数据等类型。
我们这里讲的主要是基本数据和结构数据。
1、基本数据类型（识记）一般包括二进制位及其位串、整数及自然数、实数（浮点数）、字符和布尔数等。
2、结构数据类型（识记）结构数据类型是一组由相互有关的数据元素复合而成的数据类型，这些数据元素可以是基本数据类型中的元素，也可以是结构数据类型本身中的元素。
也就是说这些数据是有结构的，包括向量和数组、字符串、堆栈、队列、记录等，结构数据类型中的元素不一定都具有相同类型。
这里提到了向量，向量通常是指由标量的一组有序集合表示的量，它类似于一维数组，但又有所不同，因为标量通常只是一个整数或实数，而数组元素不一定只取实数。
计算机系统结构复习题（含答案）
计算机系统结构复习题（含答案）计算机系统结构复习题1、虚拟机的概念虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的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、指令系统的设计方法、概念、主要原因、对象、总线的仲裁算法主要原因：因为指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。
对象：概念：又称指令集（instruction set）是计算机体系结构设计的核心，是计算机软、硬件接口,是指机器所具有的全部指令的集合。
它反映了计算机所拥有的基本功能。
它是机器语言程序员所看到的机器的主要属性之一。
设计方法：①、首先考虑所应实现的基本功能，确定哪些基本功能应该由硬件实现，哪些功能由软件实现比较合适。
包括指令的功能设计和指令格式的设计；②、在确定哪些基本功能用硬件来实现时，主要考虑3个因素：速度、成本、灵活性；硬件实现的特点：速度快、成本高、灵活性差软件实现的特点：速度慢、价格便宜、灵活性好③、对指令系统的基本要求完整性、规整性、正交性、高效率、兼容性。
总线仲裁算法有：静态优先级算法、固定时间片算法、（动态优先级）算法和（先来先服务）算法3、要实现两条指令在世间上重叠解释步骤是什么？为了实现两条指令在时间上重叠解释：首先需要付出空间代价，如增加数据总线、控制总线、指令缓冲器、地址加法器、相关专用通路，将指令分析部件和指令执行部件功能分开、单独设置，主存采用多体交叉存取，等等。
其次要处理好指令之间可能存在的关联，如转移的处理，指令相关，主存空间数的相关、通用寄存器组的数相关和基址值相关等的处理。
此外，还应合理调配好机器指令的微操作，使“分析”和“执行”的时间尽可能相等，以提高重叠的效率。
4、互连网络的交换方式有（线路交换）、（包交换）和（线路/包交换）5、SIMD互连网络采用（线路）交换，多处理机常采用（包）交换6、与重叠机器一样，流水机器在遇到（转移指令）指令，尤其是（条件转移指令）指令时，效率也会显著下降7、按指令与数据流的多倍性将数据流分为（SISD）、（SIMD）、（MISD）、（MIMD）四类。
自考计算机系统结构复习题参考答案
02325计算机系统结构复习题参考答案1.评价储存系统的指标包括价格、命中率、等效访问时间。
2.计算机硬件和软件在逻辑功能上是等效大，在性能价格实现上是不同滴。
3.cache块大调度算法常有堆栽法和比较发。
4.计算机系统设计方法有由上而下、由下而上、由中间开始。
其中，软硬结合较好是由中间开始。
5.系列机大软件兼容可分为向上、向下、向前、向后兼容；其中之一向上兼容是软件大根本特性。
6.在通到方式i/o传输过程中，用户由管态指令来使用外设，进管后cpu要编制通道程序。
Cpu在执行完通道启动指令后，通道就能并行工作。
7. i/o控制方式分为：程序控制i/o、直接储存器访问dma和i/o处理机。
8.主存有1024页，分为s组，s=1024时成为全相联映像，s=1时则为直接映像。
9.解决cache与主存内容一致的算法是写回法和写直达法。
10.并行性的途径有资源共享、时间重叠和资源重叠。
二、1.冷启动时效率从cache为空开始到cache全满装满这一时期的失效率.2.动态再定位:在程序执行时，通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基点地址形成物理地址后进行访存的方法.3.Huffman压缩概念:将出现概率最大的事件用最少的位来表示，而概率最小的事件用较多位表示达到平均速度缩短.4.Mimd：它使用多个控制器来异步地控制多个处理器，从而实现空间上的并行性.5.Lru替换算法:即最近最少使用页面置换算法，是选择近期最少访问页作为被替换的页.6.仿真:用微程序直接解释另一种指令系统的方法.7.并行算法:并行计算中非常重要的问题。
并法研究应该确立一个“理论－设计－实现－应用”的系统方法，形成一个完善的“架构—算法—编程” 方法论，这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用8.中断：在运行一个程序的过程中，断续地以“插入”方式执行一些完成特定处理功能的程序段三、解答题简述开发并行性的三种途径（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.改进指令系统的方法有：1进一步增进原指令的功能以及设计更为复杂的新指令取代原先软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬化，CISC它可以面向目标程序，面向高级语言，面向操作系统的优化；2减少指令的种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，提高指令的执行数的RISC。
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。
计算机系统结构复习资料1
《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.存储器带宽3.云计算4.缺页5.静态流水线6.多核CPU7.动态互连网络8.动态流水线二、选择题1,对计算机系统结构，下列(D)是透明的。
A.浮点数据表示B.指令系统C.访问方式保护D,阵列运算部件2.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(D)。
A,仿真机B.宿主机C,虚拟机D.目标机3.对汇编语言程序员，下列(A)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4.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(D)。
(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)5.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？CA)0,97B)0.98C)0,99D)16.SIMD是指(B)A,单指令流单数据流B,单指令流多数据流C.多指令流单数据流D,多指令流多数据流7,下列那种存储设备不需要编址？DA,通用寄存器B,主存储器C,输入输出设备D,堆栈8.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(A)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9,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？D1)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.1,3,510.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？DA.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11.为了提高向量处理机的性能，会采用一些特殊的技术，下面那一项不是提高向量处理机性能而采用的技术？DA.链接技术B.向量递归技术C.Cache缓存技术D.稀疏矩阵的处理技术12.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的执行时间分别为A t、2担和3At,顺序执行n条指令至少需要花费的时间为：CA.3n：tB.2nAtC.6n.：tD.n寸13.指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？CA.固定长度编码B.扩展编码法C.huffman编码法D.以上编码都不是14.在早期冯〃诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。
自考：计算机系统结构考前复习资料
自考：计算机系统结构考前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。
2 / 143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(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3 / 143网络，分布处理系统。
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。
自考02325计算机系统结构考点笔记
第一章概论第一节计算机系统的层次结构计算机系统=硬件/固件+软件计算机语言从低级到高级发展：高一级语言的语句相对于低一级语言来说功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。
层次结构由高到低依次为：应用语言机器级M5、高级语言机器级M4、汇编语言机器级M3、OS机器级M2、传统机器语言机器级M1、微程序机器级M0。
虚拟机：由软件实现的机器。
语言实现的两种基本技术：翻译：先把N+1级程序全部转换成N级后，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：每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，以此重复执行。
第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现一、计算机系统结构的定义和内涵定义：它是软件和硬件/固件的交界面，即机器语言程序员看到的机器物理系统的抽象。
实质：确定计算机系统中软、硬件的界面，界面之上是硬件和软件实现的功能，界面之下是硬件和固件实现的功能。
透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。
二、计算机组成与计算机实现的定义和内涵1.计算机组成定义：计算机系统结构的逻辑实现，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。
2.计算机实现定义：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，器件的集成度和速度，器件、模块的划分与连接，专用器件的设计。
三、计算机系统结构、组成和实现的相互关系和影响1)相同系统结构，可以有不同的组成；2)一种组成可以有多种不同的实现方法；3)采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；4)组成也会影响结构。
第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理一、软硬件取舍的基本原则软、硬件功能的分配比例对计算机性能的影响：提高硬件功能的比例可提高解题速度，减少程序所需的存储空间，但会增加硬件成本，降低硬件利用率和计算机系统的灵活性级适应性；而提高软件功能的比例可降低硬件成本，提高系统的灵活性、适应性，但解题速度会下降，软件设计费用和所需的存储器用量增加。
自考02325计算机系统结构考点笔记
第一章概论第一节计算机系统的层次结构计算机系统=硬件/固件+软件计算机语言从低级到高级发展：高一级语言的语句相对于低一级语言来说功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。
层次结构由高到低依次为：应用语言机器级M5、高级语言机器级M4、汇编语言机器级M3、OS机器级M2、传统机器语言机器级M1、微程序机器级M0。
虚拟机：由软件实现的机器。
语言实现的两种基本技术：翻译：先把N+1级程序全部转换成N级后，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：每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，以此重复执行。
第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现一、计算机系统结构的定义和内涵定义：它是软件和硬件/固件的交界面，即机器语言程序员看到的机器物理系统的抽象。
实质：确定计算机系统中软、硬件的界面，界面之上是硬件和软件实现的功能，界面之下是硬件和固件实现的功能。
透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。
二、计算机组成与计算机实现的定义和内涵1.计算机组成定义：计算机系统结构的逻辑实现，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。
2.计算机实现定义：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，器件的集成度和速度，器件、模块的划分与连接，专用器件的设计。
三、计算机系统结构、组成和实现的相互关系和影响1)相同系统结构，可以有不同的组成；2)一种组成可以有多种不同的实现方法；3)采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；4)组成也会影响结构。
第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理一、软硬件取舍的基本原则软、硬件功能的分配比例对计算机性能的影响：提高硬件功能的比例可提高解题速度，减少程序所需的存储空间，但会增加硬件成本，降低硬件利用率和计算机系统的灵活性级适应性；而提高软件功能的比例可降低硬件成本，提高系统的灵活性、适应性，但解题速度会下降，软件设计费用和所需的存储器用量增加。
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。
计算机系统结构自考笔记
计算机系统结构自考笔记一、计算机系统结构概述。
1. 计算机系统的层次结构。
- 从底层到高层：硬件、操作系统、系统软件、应用软件。
- 各层次的功能及相互关系。
例如，硬件为软件提供运行平台，软件控制硬件资源的使用等。
2. 计算机系统结构的定义。
- 经典定义：程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
- 包括指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机制等方面的属性。
3. 计算机系统结构的分类。
- 按指令流和数据流的多倍性分类。
- 单指令流单数据流（SISD）：传统的单处理器计算机。
- 单指令流多数据流（SIMD）：如阵列处理机，适合进行数据并行处理。
- 多指令流单数据流（MISD）：较少见的结构。
- 多指令流多数据流（MIMD）：多处理器系统，如对称多处理机（SMP）。
- 按存储程序原理分类。
- 冯·诺依曼结构：程序和数据存储在同一存储器中，按地址访问。
- 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的地址空间。
二、数据表示与指令系统。
1. 数据表示。
- 数据类型。
- 数值型数据（整数、浮点数）：不同的表示格式，如定点数的原码、反码、补码表示；浮点数的IEEE 754标准表示。
- 非数值型数据（字符、字符串、逻辑数据等）。
- 数据的存储方式。
- 大端存储与小端存储：大端存储是高位字节存于低地址，小端存储是低位字节存于低地址。
2. 指令系统。
- 指令格式。
- 操作码：表示指令的操作类型，如加法、减法等操作。
- 地址码：指出操作数的地址或操作数本身。
有零地址、一地址、二地址、三地址等指令格式，每种格式的特点及适用场景。
- 指令类型。
- 数据传送指令：在寄存器、存储器等之间传送数据。
- 算术运算指令：加、减、乘、除等运算。
- 逻辑运算指令：与、或、非等逻辑操作。
- 控制转移指令：如无条件转移、条件转移、子程序调用与返回等，用于改变程序的执行顺序。
三、存储系统。
1. 存储器层次结构。
- 高速缓冲存储器（Cache） - 主存储器 - 辅助存储器的层次结构。
自考计算机系统结构知识点
自考计算机系统结构知识点一、知识概述《自考计算机系统结构知识点》①基本定义：计算机系统结构就像是一个蓝图，规定了计算机系统各个部件之间的关系，包含硬件和软件整体的布局、功能模块的划分以及它们之间是怎么相互联系、相互作用的。
就好比建房子的设计图，哪建厨房，哪建卧室之类的，各个部件放在哪，怎么协同工作。
②重要程度：在计算机学科里相当于是地基一样的存在。
如果系统结构设计不好，硬件和软件就没办法高效地合作，计算机就不能很好地发挥性能。
从开发软件到硬件创新，都得根据这个基础来进行，否则就会乱套。
③前置知识：你得先掌握基本的数字电路知识，像“与”“或”“非”门这些逻辑电路是怎么工作的，因为计算机底层硬件构建离不了这个。
还有数据结构里一些基本的存储结构概念，像数组、链表等，这对理解存储部件等有帮助。
④应用价值：在设计计算机芯片的布局，还有大型数据中心的构建方面意义非凡。
比如说，设计合适的计算机系统结构可以让数据中心处理海量数据的效率嗷嗷提高，减少能源消耗。
二、知识体系①知识图谱：它在计算机学科中间处于中心枢纽地位。
从计算机底层硬件（像处理器、存储设备等）到高层的软件（操作系统、应用程序等）都得依据系统结构来规划布局。
②关联知识：跟操作系统里面的进程调度、内存管理相关知识联系紧密。
比如说进程在不同处理器核心之间的调度转移，就得符合系统结构规定的处理器间通信机制。
还有编译原理中的优化编译策略，也是基于计算机系统结构的，要让编译的代码能最大程度利用硬件性能。
③重难点分析：- 掌握难度：难度比较大。
因为它涉及到硬件和软件的结合，这就要求对硬件底层知识和软件运行原理有深刻理解，好比要同时擅长理科的物理电路知识和文科的逻辑思维。
- 关键点：理解系统结构中的分层概念，比如从硬件到固件到软件的层次架构，它们之间功能的过渡和交互关系是关键中的关键。
④考点分析：- 在考试中的重要性：非常重要，算是重点考查部分。
- 考查方式：会有概念的选择题，让你辨别正确的系统结构概念；还会有简答题，比如说让你描述某种特定系统结构下的硬件和软件交互过程；甚至可能有案例分析题，给你一个计算机运行场景，让你从系统结构角度分析问题。
02325自考计算机系统结构重点提纲已排版
第一章概论第一节计算机系统的多级层次结构机器：指能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的集合体。
翻译技术：指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，然后在低一级机器上实现的技术。
解释技术：指在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条指令或指令的功能，是通过对机器语言指令程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
固件：指一种具有软件功能的硬件。
虚拟机器：指以软件为主实现的机器。
第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现系统结构：是对计算机系统中的各级界面的定义及其上下的功能分配。
透明：即如果客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。
计算机系统结构：也称为计算机系统的体系结构（Computer Architecture），是系统结构中的一部分，它指的是层次结构中传统机器级的系统结构，是软件和硬件的交界面。
通用机计算机系统结构的属性包括：（书大纲）确定数据表示、确定寻址方式、设置寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断机构、机器级的管态用户态定义、I/O系统、信息保护机构计算机组成（Computer Organization）：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。
计算机组成设计应包括：数据通路宽度、专用部件的设置、各种操作对部件的共享程度功能部件的并行度、控制机构的组成方式、缓冲和排队技术、预估预判技术、可靠性技术计算机实现：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，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分等。
计算机系统结构、组成和实现的相互关系和影响：1.相同系统结构，可以采用不同的组成；2.一种组成可以有多种不同的实现方法；3.采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；4.组成也会影响结构，例如微程序影响机器指令。
第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理软、硬取舍的基本原则：1.在现有硬、器件的条件下，系统要有高的性能价格比。
02325自考计算机系统结构题库及答案
02325计算机系统结构自考题库及答案计算机系统结构单选题1.对应用程序员不透明的是( ) AA.条件码寄存器B.乘法器C.指令缓冲器D.先行进位链2.汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经____来实现的( ) BA.编译程序解释B.汇编程序翻译C.汇编程序解释D.编译程序翻译3.属计算机系统结构考虑的应是( ) DA.主存采用多体交叉还是单体B.主存频宽的确定C.主存采用MOS 还是TTLD.主存容量和编址方式4."从中间开始设计的""中间""目前多数是在( )" CA.传统机器语言机器级与微程序机器级之间B.微程序机器级与汇编语言机器级之间C.传统机器语言机器级与操作系统机器级之间D.操作系统机器级与汇编语言机器级之间5.多处理机主要实现的是( ) DA.操作步骤的并行B.指令级并行C.操作级并行D.任务级并行6.直接执行微指令的是( ) BA.编译程序B.硬件C.微指令程序D.汇编程序7.从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( ) AA.编程要用到的硬件组织B.计算机各部件的硬件实现C.计算机硬件的全部组成D.计算机软件所要完成的功能8.尾数下溢处理平均误差可调整到零的方法是( ) D "A.恒置""1""法"B.舍入法C.截断法D.ROM 查表法9.变址寻址的主要作用是( ) AA.支持向量、数组的运算寻址B.支持操作系统中的进程调度C.支持访存地址的越界检查D.支持程序的动态再定位10.在IBM370 系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是( ) BA.程序调用楷令B.比较与交换指令C.测试与置定指令D.执行指令11.程序员编写程序时使用的地址是( ) CA.主存地址B.辅存实地址C.逻辑地址D.有效地址12.不需要编制的数据存储空间是( ) BA.I/O接口的寄存器B.堆栈C.主存储器D.CPU中的通用寄存器13.RISC执行程序的速度比CISC要快的原因是( ) BA.RISC只允许loAd和store指令访存 B.RISC的指令平均执行周期数较少 C.RISC的指令系统中的指令条数较少 D.程序在RISC上编译生成的目标程序较短14.平均码长最短的编码是( ) AA.哈夫曼编码B.定长编码C.扩展编码D.需要根据编码使用的频度计算平均码长后确定15.外部设备打印机适合于连接到( ) AA.宇节多路通道B.选择通道C.数组多路通道D.任意一种通道16.在IBM370 系统中，申断响应硬件分工保存的是( ) DA.作业名称和优先级等B.各种软件状态和标志C.通用寄存器内容D.条件码等状态信息17.中断响应由高到低的优先次序宜用( ) AA.访管+程序性+重新启动B.访管斗程序性+机器故障C.程序性+1/0+访管D.外部+访管+程序性18.CDC CYBERl70 的I/0 处理机系统属于( ) BA.DMA 方式 B.外围处理机方式 C.通道方式 D.程序控制的1/0 方式19.通道流量是在某个时期单位时间内传送的宇节数，这个时期应是( ) CA.数组多路通道或字节多路通道B.字节多路通道或选择通道C.数组多路通道或选择通道D.任意一种通道20.外部设备打印机适合于连接到( )AA.宇节多路通道B.选择通道C.数组多路通道D.任意一种通道21.数据通路出错引起的中断是( ) BA.访管中断B.机器校验中断C.程序性中断D.外中断22.CAche存贮器常用的地址映象方式是( ) BA.全相联映象B.组相联映象C.页表法映象D.段页表映象23.虚拟存储器主要是为了( ) BA.扩大存储系统的容量和提高存储系统的速度B.扩大存储系统的容量C.提高存储系统的速度D.便于程序的访存操作24.对于采用组相联映像、LRU替换算法cAche存储起来说，不影响cAche命中率的是( ) AA.直接映像、组相联映像、全相联映像B.全相联映像、直接映像、组相联映像C.组相联映像、直接映像、全相联映像D.全相联映像、组相联映像、直接映像25.最能确保提高虚拟存储器访主存的命中率的改进途径是( ) CA.改用LRU替换算法并增大页面B.增大辅存容量C.改用LRU替换算法并增大页面数D.采用FIFO替换算法并增大页面26.与全相联映像相比，组相联映像的优点是( ) AA.目录表小B.命中率高C.块冲突概率低D.主存利用率高27.程序员编写程序时使用的地址是( ) BA.有效地址B.逻辑地址C.物理地址D.主存地址28.评价存储器性能的基本要求有大容量、____和低价格（） BA.性价比高B.高速度C.命中率高D.利用率高29.解释一条机器指令的微操作包括____三部分（） DA.操作数B.解释C.翻译D.取指令、分析和执行30.实现指令的重叠解释必须在计算机组成上满足____要求( ) CA.硬件冲突B.主存冲突C.要解决“分析”与“执行”操作控制上的同步D.主存和硬件冲突31.非线性流水线的特征是( ) AA.一次运算中要多次使用流水线中的某些功能段B.一次运算中使用流水线中的多个段C.流水线的各功能段在不同运算中可以有不同的连接D.流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同32.与线性流水线最大吞吐率有关的是( ) CA.最后功能段的执行时间B.最快的那一段的执行时间C.最慢的那一段的执行时间D.各个功能段的执行时间33.在MIPS的指令流水线中，可能发生的冲突是( ) DA.两条指令的写操作之间的写后写冲突B.后流入的指令的写操作与先流入的指令的读操作之间的读后写冲突C.同一条指令的读操作与写操作之间的写后读冲突D.先流入的指令额写操作与后流入的指令的读操作之间的写后读冲突34."指令间的""一次重叠""是指( )" C "A.“取指K+，""与""分析，""重叠" "B.“分析，""与""执行K+，""重叠" "C.“分析K+，""与""执行，""重叠" "D.执行，与""取指K+，""重叠"35.IBM360/91属于( ) AA.标量流水机B.向量流水机C.阵列流水机D.并行流水机36.以下说法不正确的是( ) BA.静态流水线是多功能流水线B.动态流水线只能是单功能流水线C.动态流水线是多功能流水线D.线性流水线是单功能流水线37.非线性流水线是指( ) AA. 一次运算申要多次使用流水线中的某些功能段B.流水线中某些功能段在各次运算申的作用不同C.一次运算中使用流水线中的多个功能段D.流水线的各个功能段在各种运算申有不同的组合38.在流水机器中，全局性相关是指( ) BA.先读后写相关B.由转移指令引起的相关C.先写后读相关D.指令相关39.CRAY 一l 的流水线是( ) DA.多条多功能流水线B.一条多功能流水线C.一条单功能流水线D.多条单功能流水线40.流水机器对全局性相关的处理不包括( ) BA.加快短循环程序的执行B.设置相关专用通路C.提前形成条件码D.猜测法41.并行(阵列)处理机主要实现的是( ) AA.指令操作级并行B.任务级并行C.指令内操作步骤并行D.作业级并行42.在集中式存贮器构型的并行(阵列)处理机中，为了减少访存冲突，存贮器分体数应读是( ) AA.多于处理单元数B.少于处理单元数C.与处理单元数无关D.等于处理单元数43.能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属( ) BA.SIMDB.MIMDC.MISDD.SISD44.多端口存贮器适合于连接( ) DA.松藕合多处理机B.机数可变的多处理机C.机数很多的多处理机D.紧藕合多处理机45.在多处理机上，两个程序段既能顺序串行、交换串行，又能并行，则这两个程序段之间必须是( ) AA.只有数据输出相关B.只有数据反相关C.只有数据相关D.只有源数据相关46.数据驱动方式是指( ) CA.按数据需要驱动操作B.按指令对数据的需要驱动操作C.按数据可用驱动操作D.按数据需要和可用驱动操作47.在数据流计算机中，执行一条指令后形成新的数据令牌的个数是( ) CA.能同时并行传送数据令牌的个数B.一个C.需要该指令结果数据的后继指令的条数D.需要共享该指令结果数据的指令操作部件额个数48.数据流程序的调试十分困难的原因是( ) AA.数据流程序有大量的隐含的并行性B.数据流语言是函数类语言C.数据流程序图难以看懂D.数据流中存在大量的数据相关49.数据驱动方式具有异步性、并行性、函数性和局部性的性质，因此，很适合数据流计算机的结构是( ) BA.共享存储器多处理机结构B.分布式存储器多处理机结构C.流水线结构D.阵列结构计算机系统结构判断题1.系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。
计算机系统结构 总复习
∑ 而且设置有足够地缓冲寄存器，若以最快的方式用该流水计算： AiBi i =1
① 画出时空图；（9 分） ② 计算实际的吞吐率、加速比和效率。（6 分） 15. 静态多功能流水线由 6 个功能段组成，如图 E_3 所示。其中，s1、s4、s5、s6 组
成乘法流水线，s1、s2、s3、s6 组成加法流水线，各个功能段时间均为△t，假设 该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以 最快的方式用该流水计算：∏（Ai＋Bi）（其中 i＝1..4，∏为连乘符号） ① 画出时空图；（9 分） ② 计算实际的吞吐率、加速比和效率。（6 分） 16. （20 分）设指令流水线由取指令、分析指令和执行指令 3 个部件构成，每个部件 经过的时间为△t，连续流入 12 条指令。分别画出标量流水处理机以及 ILP 均为 4 的超标量处理机、超长指令字处理机、超流水处理机的时空图，并分别计算它们 相对于标量流水处理机的加速比。 17. （15 分）给定以下的假设，试计算直接映象 Cache 和两路组相联 Cache 的平均访 问时间以及 CPU 时间。 ① 理想 Cache（命中率为 100%）情况下的 CPI 为 2.0，时钟周期为 2ns，平均每条指 令访存 1.2 次。 ② 两种 Cache 容量均为 64KB，块大小都是 32 字节。 ③ 组相联 Cache 中的多路选择器使 CPU 的时钟周期增加了 10%。 ④ 这两种 Cache 的失效开销都是 80 ns。 ⑤ 命中时间为 1 个时钟周期。 ⑥ 64 KB 直接映象 Cache 的失效率为 1.4%，64 KB 两路组相联 Cache 的失效率为 1.0%。
① 画出处理过程的时空图。（9 分） ② 计算其吞吐率、加速比和效率。（6 分） 12. 有一条动态多功能流水线由 5 段组成（如图 E_2 所示），加法用 1、3、4、5 段，
自考计算机系统结构必考习题
自考计算机系统结构必考习题一．填空题：12、计算机系统（广义说法）：由人员，数据，设备，程序，规程五部分组成。
1、推动计算机系统结构发展的主要动力是（把计算机系统看成是由多个机器级构成的层次结构）。
2、提高计算机系统并行性的主要的主要技术途径有（时间重叠）、（资源重复）、（资源共享）。
3、数据表示是指能由（机器硬件）直接识别和引用的（数据类型）。
4、定义数据表示具体又有（带标志符数据表示）和（数据描述符）两类。
5、I/O设备取得I/O总线后，所传送的数据总量，称为（数据宽度），数据通路宽度是数据总线的（线数）。
6、中断系统软件功能分配实质是中断（处理程序）软件和中断（响应）硬件的功能分配。
7、页面替换是发生于（虚拟空间比主存空间大的多），同时又发生于（页面失效）的时候。
8、由四位经ROM查表舍入法下溢处理成三位结果，设计出的ROM表中应当有（16）个单元，其中地址为1101的单元存储内容为（1111）。
9、程序访问局部性包括（时间上局部性）和（空间上局部性）两个方面，其中前者是指（在最近的未来要用到的信息很可能是现在现在正在使用的信息），后者是指（在最近的未来要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在程序空间上是相邻的或是相近的）。
10、模拟是采用（机器语言程序）解释执行方式，其运行速度比仿真方法（慢），仿真是采用（微程序）解释，所以通常将使用频率较高的指令尽可能用（仿真）方法提高运行速度，而对使用频率低的指令则用（模拟）方法加以实现。
11、并行性主要是指解题中同时进行（运算）或（操作）的特性。
12、计算机系统结构中数据表示是指可由（机器硬件）直接辨认的数据类型，若要直接识别某一种数据类型，必须有相应的（运算硬件）及相应的（逻辑运算硬件）。
13、地址的编址通常可采用（按高位地址划分）、（按地位地址划分）和（按混合划分）三种不同方式。
14、指令系统按照设计风格可分为（CISC）和（RISC），其中（RISC）更优。
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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。
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解答： 执行第 2、第 3 和第 4 级的一条指令各需要 KNns、KN^2ns、KN^3ns 的时间。
1.有一个计算机系统可按功能分成 4 级，每级的指令互不相同，每一 级的指令都比其下一级的指令在效能上强 M 倍，即第 i 级的一条指令能完 成第 i-1 级的 M 条指令的计算量。现若需第 i 级的 N 条指令解释第 i+1 级 的一条指令，而有一段第 1 级的程序需要运行 Ks，问在第 2、3 和 4 级上一 段等效程序各需要运行多长时间？ 答： 第 2 级上等效程序需运行：(N/M)*Ks。第 3 级上等效程序需运行： (N/M)*(N/M)*Ks。第 4 级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。 note: 由题意可知：第 i 级的一条指令能完成第 i-1 级的 M 条指令的计算 量。而现在第 i 级有 N 条指令解释第 i+1 级的一条指令，那么，我们就可以 用 N/M 来表示 N/M 表示第 i+1 级需(N/M)条指令来完成第 i 级的计算量。 所以，当有一段第 1 级的程序需要运行 Ks 时，在第 2 级就需要(N/M)Ks， 以此类推 2.硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试 举例说明。 答：软件和硬件在逻辑功能上是等效的，原理上，软件的功能可用硬件或固 件完成，硬件的功能也可用软件模拟完成。但是实现的性能价格比，实现 的难易程序不同。
（2）相同的组成可有多种不同的实现。如主存器件可用双极型的，也可 用 MOS 型的；可用 VLSI 单片，也可用多片小规模集成电路组搭。
（3）计算机的系统结构不同，会使采用的组成技术不同，反之组成也会 影响结构。如为实现 A:=B+CD:=E*F,可采用面向寄存器的系统结构，也可 采用面向主存的三地址寻址方式的系统结构。要提高运行速度，可让相加 与相乘并行，为此这两种求寄存器能同时被访问，而对面向主存的
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。 例子有传统的单处理机 SIMD: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。 MIMD:多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业，实现指令、 任务、作业并行的多机系统，是多个 SISD 的集合，也称多倍 SISD 系统 (MSISD)。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。 exercises: 1.有一台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 条指令来解释。如果执行第 1 级的一条指令要 Kns 时间，那么执行第 2、第 3 和第 4 级的一条指令各需要用多少时间？
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三地址寻址方式的系统结构并无此要求，倒是要求能同时形成多个访存操 作数地址和能同时访存。又如微程序控制是组成影响结构的典型。通过改 变控制存储器中的微程序，就可改变系统的机器指令，改变结构。如果没 有组成技术的进步，结构的进展是不可能的。
（1）计算机的系统结构相同，但可采用不同的组成。如 IBM370 系列有 115、125、135、158、168 等由低档到高档的多种型号机器。从汇编语言、机 器语言程序设计者看到的概念性结构相同，均是由中央处理机/主存，通道、 设备控制器，外设 4 级构成。其中，中央处理机都有相同的机器指令和汇 编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机 上采用重叠、流水或其它并行处理方式。
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在 DOS 操作系统时代，汉字系统是一个重要问题，早期的汉字系统的字 库和处理程序都固化在汉卡（硬件）上，而随着 CPU、硬盘、内存技术的不断 发展，UCDOS 把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。 3.试以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 系与影响。 答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互不相同，但又相互影响。