系统结构复习提纲

复习提纲

第一章：

1计算机系统结构的属性

2透明性概念及分析（从计算机系统结构的角度（或者从汇编语言程序员的角度）、系统程序员、应用程序员等分别分析）

透明——本来存在的事物或属性，从某个角度上看不到，称对他是透明的。

3计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三者的关系

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。同一系列机中各种型号的机器具有相同的系统结构，但采用不同的组成和实现技术，因而具有不同的性能和价格。

4实现软件移植的方法（三种）

1. 统一高级语言

方法：采用同一种不依赖于任何具体机器的高级语言编写系统软件和应用软件。这种方法可以解决结构相同或完全不同的各种机器上的软件移植。

困难：至今还没有这样一种高级语言。短期内很难实现。

2. 采用系列机思想

所谓系列机是指在一个厂家内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。

实现方法：在系统结构基本不变的基础上，根据不同性能的要求和当时的器件发展情况，设计出各种性能、价格不同的计算机系统。一种系统结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现。

优点：

系列机之间软件兼容，可移植性好；插件、接口等相互兼容；便于实现机间通信；便于维修、培训；有利于提高产量、降低成本。

缺点：限制了计算机系统结构的发展

3. 采用模拟与仿真方法

模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。例如在A计算机上要实现B计算机的指令系统，通常采用解释的方法来完成，即B机器的每一条指令用一段A 机器的指令进行解释执行，A机称为宿主机，被模拟的B机称为虚拟机。

三种方法比较：

（1）采用统一高级语言最好，是努力的目标

（2）系列机是暂时性方法，也是目前最好的方法

（3）仿真的速度低，芯片设计的负担重，目前用于同一系列机内的兼容，1/10～1/2的芯片面积用于仿真

5模拟与仿真的区别（解释所用的语言不同）

模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统，如果宿主机本身采用微程序控制，则对B机器指令统每条指令的解释执行可直接由A机器的一段微程序解释执行。这种用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为仿真。仿真和模拟的主要区别在于解释所用的语言。仿真是用微程序解释，其解释程序存在控制存贮器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。

6设计系列机需考虑的因素

7软件兼容（向上/下、向前/后），系列机必须做到及力争做到的

8并行性的两重含义：同时性和并发性（流水线计算机、SIMD计算机分别使用哪种特性）

并行性，即计算机在解题中具有可以同时进行运算或操作的特性。

并行性包含同时性和并发性二重含义。

同时性（Simultaneity）指的是两个或多个事件在同一时刻发生。

并发性（Concurrency）指的是两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

流水线计算机主要通过时间重叠，让多个部件在时间上交划重叠地并行招待运算和处理，以实现时间上的并行。它主要应解决：拥塞控制，冲突防止，流水线调度等问题。

SIMD系统的互联网络的设计目标是：结构不要过分复杂，以降低成本；互联要灵活，以满足算法和应用的需求；处理单元间信息交换所需的传送步数要尽可能少，以提高速度性能；能用规整单一的基本构建组合而成，或者经多次通过或者经多级连接来实现复杂的互联，使模块性好，以便于用VLSI实现并满足系统的可扩充性。

9开发并行性的途径及代表性计算机结构

开发并行性的途径有时间重叠、资源重复和资源共享等。

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。

资源重复是指在并行概念中引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。资源共享是指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资源的利用率，相应地也就提高了系统的性能。

10计算机系统的分类（弗林分类法、冯氏分类法）

Flynn（弗林）分类法：指令流，数据流，多倍性。按照指令流和数据流的不同组织方式分类：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，多指令流多数据流MIMD

习题：1-5、1-6、1-7、1-10

第二章：

1带标志符的数据表示与数据描述符的区别

在标志符数据表示中，标志符是与每个数据相连的，并且合存在同一个存贮单元中，用于描述单个数据的类型等属性；在描述符数据表示中，数据描述符是与数据分开独立存放的，主要是用于描述成块数据的类型属性，地址及其它信息的。

2 RISC的关键技术（重叠寄存器窗口技术、以及延迟转移技术的作用）

在RISC结构中，为了减少过程调用中保存现场和建立新现场，以及返回时恢复现场等辅助操作，

通常将所有寄存器分成若干个组，称为寄存器窗口可减少保存和恢复现场的开销

延时转移技术：

在RISC处理机中采用流水线工作方式，取指令和执行指令并行工作，那么当遇到条件转移指令时，流水线可能断流。为了尽量保证流水线的执行效率，在转移指令之后插入一条有效的指令，而转移指令好像被延时了，这样了技术即为延迟转移技术。通常指令序列的调整由编译器自动进行。需要注意的是：调整指令序列是不能改变原有程序的数据关系；被移动的指令不破坏机器的条件码。

3浮点数舍入处理方法有哪些？各自的舍入规则、平均误差及最大误差分析、

截断法

舍入规则：将尾数超出机器字长的部分简单截去。例：11：111…1——11：（负误差）优点：实现简单，不增加硬件，不需要额外的处理时间。

缺点：最大误差较大，平均误差大且无法调节。

舍入法

舍入规则：超出规定字长的最高位若是1，则加1进位；若是0，则全部舍去。

10：100…0——11：（正误差）优点：最大误差小，平均误差接近于零。实现简单，增加的硬件少。缺点：处理速度慢，花费在加1控制上。

恒置“1”法

舍入规则：将规定字长的最低位恒置成“1”。

10：000…0——11: 优点：实现简单，不需要增加硬件和处理时间，平均误差接近于零。缺点：最大误差最大。

查表舍入法

舍入规则：基于存贮逻辑思想，用ROM或PLA存放下溢处理表。当尾数最低k-1位为全“1”时，以截断法处理，即输出k-1位为全“1”；其余情况按舍入法处理。

优点：速度快，平均误差趋于零。

缺点：硬件设置增多，成本高。

操作码的编码方法：等长、Huffman编码（平均码长最短但编码不唯一，会画Huffman树）、扩展编码（最优化）----写出编码，并求出码长

扩展编码的分析

习题：2-1、2-2、2-9、2-12

第三章：