计算机体系结构期末考试知识点与答案

体系结构复习重点.doc

1.冯.诺依蔓计算机的特点

答：冯·若依曼计算机的主要特点如下：

存储程序方式。指令和数据都是以字的方式存放在同一个存储器中，没有区别，由机器状态来确定从存储器读出的字是指令或数据。

指令串行执行，并由控制器集中加以控制、

单元定长的一维线性空间的存储器

使用低级机器语言，数据以二进制形式表示。

单处理机结构，以运算器作为中心。

其实，他最大的特点就是简单易操作。

2. T（C）＝所描述的三个层次（8页）

答：3个层次为控制器、算术逻辑部件、基本逻辑部件

3. 计算机系统结构的分类（5页）

4. 计算机系统中的数据表示（38页）

5. 指令系统设计的原则

答：指令系统的设计原则是，应特别注意如何支持编译系统能高效、简易地将源程序翻译成目标代码。

首先是正交性：又称分离原则或互不相干原则。即指令中各个有不同含义的字段之间，在编码时应互相独立、互不相关。

规整性：对相似的操作数做出相同的规定。

可扩充性：要保留一定余量的操作码空间，为以后的扩展所用。

对称性：为了使编译能更加方便，通常希望操作具有对称性。

6. 流水操作中的相关

答：流水操作过程中会出现一下的3个相关：资源或结构相关、数据相关、和控制相关。

资源相关是指当有多条指令进入流水线后在同一机器周期内争用同一功能部件所发生的冲突。

数据相关：这是由于流水线中的各条指令的重叠操作使得原来对操作数的访问顺序发生了变化，从而导致了数据相关的冲突。

控制相关主要是转移指令引起的，比起数据相关来，他会使流水线丧失更多的性能。

7. 向量机中对向量的各种运算可以采用的加工方式（149页）

答：向量机中对向量的各种运算可以采用不同的加工方式，但比较有效的加工方式

应是尽量避免出现数据相关和尽量减少对向量功能的转换。一种普通加工方式称为横向加工，它是按向量顺序计算的。另外一种加工方式称为垂直加工，即它是先纵向加工所有B和C向量中元素对的相加操作。第三种方式称为纵横向加工，或称为分组加工。

8. 计算机程序的访存有两种局部性规律（165页）

答：计算机程序有以下两种局部规律：

时间局部性：如果一个存储项被访问，则该项可能会很快再次被访问、

空间局部性：如果一个存储项被访问，则该项及其临近的项也可能很快被访问。

9.开发计算机系统并行性的开发策略.（233页）

答：开发计算机系统并行性，一般是采用资源重复、时间重叠、和资源共享这三种方法。

资源重复是通过使用多功能部件，引入空间重复因素。

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互相错开，重叠地使用同一套部件的各个部分。

资源共享则主要是使用切换运行环境或应用软件手段让多个用户按时间片分时使用同一套或硬件资源，以提高资源的利用率和隐藏等待时间。

10. 自定义数据的表示形式（45页）

答：自定义数据的表示形式有两种，即带标识符的数据表示和数据描述符表示。带标识符数据表示要求对每一个数据都附加标识符。其优点：简化了指令系统；易于对编程进行差错；能自动地进行数据类型变换；简化了编译；方便了程序调试。数据描述符主要是用来描述复杂和多维结构数据类型，例如向量、矩阵、记录等，它与带标识符数据表示的不同之处如下：标识符要与每个数据相连，两者合存在一个存储器单元中，而描述符则和数据分开存放；要访问数据集中的元素时，必须先访问描述符，从而至少要增加一级寻址；描述符可看成是程序的一部分，而不是数据的一部分，因为它是专门用来描述要访问的数据特性。

11. RISC机的指令系统集结构是。

12. 流水线的工作阶段？（94页）

答：流水线工作阶段可分为建立（充入），满载和排空三个阶段

13. 多功能部件并行操作的约束条件（151页）

答：多功能部件并行操作的约束条件是：不存在向量寄存器使用冲突；不存在功能部件使用冲突。

向量寄存器使用冲突是指并行工作的向量指令中的源向量或结果向量使用相同的兴亮寄存器。

功能部件使用冲突是指同一功能部件为多条并行工作向量指令所使用。

14. 存储系统分层（165页）

答：对于存储器系统，高速，大容量和低成本这三个因素是相互矛盾的，存储器容量的增大也意味着速度的降低，根据这一规律，出现了层次的存储器实现方法。存储器系统根据容量和工作速度分为若干个层次，因为速度较慢的存储介质成本较低，用其实现较低层次的存储器，而用少量的速度较高的存储器件时间速度较高的存储层次。所以一般分成四个层次，最高层是寄存器，高速缓存，主存和外存。

15.SIMD是采用什么并行措施的阵列处理机。（236页）

答：SIMD主要采用的是资源重复的并行性措施的阵列处理及

16. 指令系统集结构

17. 顺序控制流改变的原因（88页）

答：所谓控制流是指有关被处理的指令序列的执行顺序。通常，指令执行的顺序是相继的，吓一跳要执行的指令地址，只需在当前的PC值上再加上当前指令所占用的字节数就可以获得，程序在执行中，若遇到以下的一些例外情况时，这种顺序的控制流将发生改变：一是转移指令，二是过程调用和返回，三是协同程序，四是中断和自陷。

18. 计算机系统结构的外特性（2页）

答：通常所讲的计算机系统结构的外特性是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，即由他们所看到的计算机的基本属性，这是机器语言程序员或编译程序生成系统为使其所编写，设计或生成的程序能在及其上正确运行所必需遵循的。

关于计算机系统结构的外特性，比较一致的看法认为应包括以下几方面：

1，指令系统：反映了机器指令的类型和形式以及指令间的排序和控制机构/

2.数据表示：反映了能由硬件直接识别和处理的数据类型和指令。

3.操作数的寻址方式：反映了系统能寻址的最小单位，寻址方式和表示。

4.寄存器的构成定义：反映了通用寄存器和专用寄存器的数量，定义和使用方式

5.中断机构和异常：表示中断的类型，分级和中断响应硬件功能以及异常

6．存储体系和管理：包括主存储器，编址方式，最大可编制空间

7．I/O设备的连接方式，处理机，存储器与I/O设备间的数据传递方式和格式，传递的数据量及传递操作结束表示及出错指示

8.机器工作状态的定义和切换

9.信息保护：包括保护方式及有关的硬件支持等

19. 在对各种机器性能比较而进行性能规格化过程中，不论取哪一台机器作参考机，（ A ）均能保持比较结果的一致性。（30页）

A. 几何性能平均值

B. 算术性能平均值

C. 调和性能平均值

D. 性能加速比