计算机系统结构11
计算机系统结构_知识点测评
【例题】下列对应用程序员不透明的是(B )(2012年单选题)A.标志符数据表示中的标志符B.输入输出系统硬件的功能C.虚拟地址到主存实地址的变换D."执行"指令1.(单选题)以下不属于计算机系统结构的属性为()。
∙A.寻址种类∙B.主存的最小编址单位∙C.中断的分类∙D.加法采用行波进位还是先行进位【答案】D【解析】根据计算机系统结构的定义,系统结构主要对软、硬件之间的功能分配进行定义,确定系统设计有关的计算机属性,选项A、B、C均属于计算机系统结构的属性。
而选项D属于计算机组成,即逻辑实现的属性,故答案为D。
【知识点】计算机系统结构的定义【例题】主存的逻辑结构属于( ) (2012年单选题)A.计算机实现B.计算机组成C.计算机系统结构D.计算机应用隐藏答案【答案】B【解析】根据计算机系统结构的属性,主存的容量、编址方式、容量等属于计算机系统结构,为达到性能价格要求,主存速度为多少或者逻辑结构是否采用多体交叉属于计算机组成。
所以B选项正确。
2.(单选题)以下不属于计算机组成范畴的为()。
∙A.是否具有浮点乘法运算∙B.取指令的具体操作∙C.是否采用多体交叉存储的逻辑结构∙D.乘法指令是否采用专门的乘法器实现【答案】A【解析】根据计算机组成的定义,计算机组成主要定义了计算机的逻辑实现,包括数据流和控制流的组成及逻辑设计等,选项B、C、D均属于计算机组成,而选项A是否具有浮点运算,是计算机系统结构的范畴。
【知识点】计算机组成的定义3.(单选题)目前一般通用计算机系统的设计方法为()。
∙A.从上自下,从如何满足应用要求出发∙B.从中间开始向两边设计∙C.由下往上,从目前已有的器件出发∙D.乘法指令是否采用专门的乘法器实现【答案】B【解析】"从中间向两边"的设计:这是目前通用机一般采用的方法。
它可以克服"自上而下"和"自下而上"两种设计方法中,软、硬件设计分离和脱节的致命缺点,故答案为B。
数字逻辑与计算机组成原理
1.机械计算时代(1642~1945年)机械 式
2.第一代电子计算机(1946年至20世纪 50年代末期) 电子管
3.第二代计算机(20世纪50年代末期至 60年代中期) 晶体管
4.第三代计算机(20世纪60年代中期至 70年代初期) SSI和MSI
5.第三代以后的计算机(20世纪70年代 初开始) LSI和VLSI
1.1.2 计算机的应用
1.科学计算 2.数据处理 3.实时控制 4.计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造 (CAM)/计算机集成制造系统 5.计算机信息管理
1.1.3 计算机系统结构、计算机 组成和计算机实现
1.计算机系统结构 计算机体系结构,其英文为
“Compuer Architecture”
1.4.1 弗林分类法
按照指令流和数据流的多寡,Flynn将计算机体 系结构分成4种类型。 (1)单指令流单数据流(Single Instruction stream Single Data stream,SISD)计算机。 (2)单指令流多数据流(Single Instruction stream Multiple Data stream,SIMD)计算机。 (3)多指令流单数据流(Multiple Instruction stream Single Data stream,MISD)计算机。 (4)多指令流多数据流(Multiple Instruction stream Multiple Data stream,MIMD)计算机。
统加速比有时也称为Amdahl定律。Amdahl是这样
对系统加速比定义的:
Sn=T0/Tn
T0是指系统没有改进以前运行程序所用的时间; Tn是系统采用了改进措施以后运行程序所用的时
计算机系统结构课后答案
习题四
1、解释下列术语 RISC CISC 装载延迟
低端排序 高端排序 延迟转移技术 重叠窗口技术
4、某计算机有
10 条指令,它们的使用频率分别为:
0.3、0.24、0.16、0.12、0.07、0.04、0.03、0.02、0.01、0.01 若用霍夫曼编码对它们的操作码进行编码,其操作码的平均码长 为多少?
5、
6、某模型机有
8 条指令,使用频率分别为:
0.3、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、0.02、0.01 试分别用霍夫曼编码和扩展码对其操作码进行编码,限定扩展编 码只有两种长度, 则它们的平均编码长度各比定长操作码的平均编码 长度减少多少? 答:编码如下表:
指令 1 2 3 4 5 6 7 8 平均指令长度 频率 0.3 0.3 0.2 0.1 0.05 0.02 0.02 0.01 霍夫曼编码 00 01 10 110 1110 11110 111110 111111 2.38 霍夫曼扩展编码 00 01 10 11000 11001 11010 11011 11100 2.6 定长编码 000 001 010 011 100 101 110 111 3
方面加以比较。 答:向量的加工方法有三种:(1)横向加工(2)垂直加工(3)纵横向加工或称为 分组加工。 横向加工用到一个暂存单元,出现 N 次相关和 2N 次功能转换。 垂直加工一次相关一次切换,但要一个中间暂存向量。 横向加工各组有一次数据相关,2 次切换,n 个中间向量寄存器单元。
习题五
1、解释下列术语:
超长指令字机: (VLIW:Very Long Instruction Word)以一条长指令(或一组指 令形式) 来实现每个时钟周期发动多个操作的并行执行, 以减少对存储器的访问。 超标量机:借助对硬件资源重复设置来实现空间的并行操作。 超级流水机:通过提高流水线的运行速度来增强机器的性能,加深流水深度。
2022年广东工业大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)
2022年广东工业大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)一、选择题1、汇编语言程序经()的()成机器语言程序。
A.编译程序,翻译B.汇编程序,翻译C.汇编程序,解释D.编译程序,解释2、在系统结构设计中,提高软件功能实现的比例会( )。
A.提高解题速度B.减少需要的存贮容量C.提高系统的灵活性D.提高系统的性能价格比3、IBM360/91属于()A.向量流水机B.标量流水机C.阵列流水机D.并行流水机4、微指令由()直接执行。
A.微指令程序B.硬件C.汇编程序D.编译程序5、计算机系统结构不包括()A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示6、Cache存贮器常用的地址映象方式是( )。
A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象7、推出系列机的新机器,不能更改的是( )A.原有指令的寻址方式和操作码B.系统总线的组成C.数据通路宽度D.存贮芯片的集成度8、在计算机系统的层次结构中,机器被定义为()的集合体A.能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构B.硬件和微程序(固件)C.软件和固件D.软件和硬件9、在操作系统机器级,一般用()程序()作业控制语句。
A.汇编程序,翻译B.汇编程序,解释C.机器语言,解释D.机器语言,翻译10、与全相联映象相比,组相联映象的优点是( )A.目录表小B.块冲突概率低C.命中率高D.主存利用率高11、除了分布处理、MPP和机群系统外,并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机,阵列处理机,多处理机和()四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机12、指令间“一次重叠”说法有错的是( )A.仅“执行k”与“分析k+1”重叠B."分析k”完成后立即开始“执行k”C.应尽量使“分析k+1”与“执行k”时间相等D.只需要一套指令分析部件和执行部件13、以下说法不正确的是( )A.线性流水线是单功能流水线B.动态流水线是多功能流水线C.静态流水线是多功能流水线D.动态流水线只能是单功能流水线14、若输入流水线的指令既无局部性相关,也不存在全局性相关,则()。
2012计算机系统结构核心概念
5. RISC:精简指令集计算机
6. Multicore microprocessor(多处理器核)处理器核和其他应用相关的硬件整合,构建一个单一的芯片。
7. Operating system(操作系统):计算机资源管理程序。为运行在该计算机上的应用程序服务。
39. Spatial locality:时间局部性,如果某个数据项被引用,那么可能很快再次被引用。
40. Temporal locality:空间局部性,如果某个数据项被引用,那么与它地址相近的数据项可能很快会被引用。
41. hit rate:命中率,在高速缓存中找到目标数据的存储访问的比例。
35. VIEW:
36. Superscalar:超标量,一种高级流水线技术,可以使每个周期处理器能执行的指令数多于一条。
37. out-of-order execution:乱序执行,在基于流水线的执行过程中,一条由于某种原因阻塞的指令不会造成后面的指令等待的过程。
第五章
38. Memory hierarchy:存储器层次结构,一种使用多层存储器的结构(存储器离CPU越远,容量越大而访问时间就越长)。
42. miss rate:缺失率,层次结构存储器中不在某层出现的存储访问比例。
43. hit time:命中时间,访问存储器某层所需要时间,包括判断访问是否命中所需要的时间。
44. miss penalty:缺失损失,从底层将块取入该层所需要的时间,包括访问块,向上逐层传输块直至将数据块放入发生缺失的那一层所需要的时间。
58. Compulsory miss:强制缺失,也称冷启动缺失,对从没在高速缓存中出现过的块第一次进行访问引起的缺失。
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。
2022年贵州大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)
2022年贵州大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)一、选择题1、在计算机系统设计中,比较好的方法是( )A.从上向下设计B.从下向上设计C.从两头向中间设计D.从中间开始向上、向下设计2、1TFLOPS计算机能力,1TBYTE/S的I/O带宽和()称为计算机系统的3T性能目标。
A,1TBYTE 硬盘容量B.1TBYTE 软盘容量C.1TBYTE 主存容量D.A和B3、不同系列的机器之间,实现软件移植的途径不包括( )A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真4、不同系列的机器之间,实现软件移植的途径不包括()。
A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真5、IBM360/91属于()A.向量流水机B.标量流水机C.阵列流水机D.并行流水机6、传统机器语言机器级,是用()来()机器指令。
A.硬件,翻译B.编译程序,翻译C.微指令程序,解释D.微指令程序,翻译7、对汇编语言程序员透明的是()A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断8、开发并行的途径有(),资源重复和资源共享。
A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠9、IBM360/91对指令中断的处理方法是()A.不精确断点法B.精确断点法C.指令复执法D.对流水线重新调度10、对机器语言程序员透明的是( )。
A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码11、计算机系统结构不包括( )。
A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据12、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类,这里的多倍性指()。
A.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令流是数据流的多少倍。
B.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的数据流是指令流的多少倍。
C.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。
D.A和B13、在计算机系统设计中,比较好的方法是()。
计算机系统结构智慧树知到答案章节测试2023年同济大学
第一章测试1.在计算机的多级层次结构中,级别最高的是()A:传统机器级B:应用语言虚拟机C:高级语言虚拟机D:汇编语言虚拟机答案:B2.对于机器语言程序设计员来说,()是透明的。
A:寻址方式B:数据表示C:乘法器D:乘法指令答案:C3.最早的冯·诺依曼结构计算机是以()为中心的。
A:控制器B:I/O设备C:运算器D:存储器答案:C4.计算机系统结构不包括()A:信息保护B:数据表示C:主存速度D:机器工作状态答案:C5.计算机系统结构是指机器语言程序员所看到的机器属性,即()A:编程所要了解的硬件组织B:计算机软件所要完成的功能C:计算机硬件的全部组成D:计算机各部件的硬件实现答案:A6.摩尔定律指出集成电路芯片上所集成的晶体管数目每隔()就翻一番。
A:12个月B:20个月C:18个月D:15个月答案:C7.同构型多处理机所采用的提高并行性的主要技术途径是()A:时间重叠B:系列机C:资源共享D:资源重复答案:D8.程序的局部性原理包括()两方面。
A:物理局部性B:时间局部性C:虚拟局部性D:空间局部性答案:BD9.虚拟机是指由软件实现的机器。
A:错B:对答案:B10.向前兼容是指按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序,不加修改地就能运行于在它之后投入市场的机器。
A:对B:错答案:B第二章测试1.不需要编址的数据存储空间是()A:CPU中的通用寄存器B:I/O接口中的寄存器C:主存储器D:堆栈答案:D2.()不是设计RISC机器时应当遵循的原则。
A:采用多种复杂的寻址方式B:采用load-store结构C:采用简单而又统一的指令格式D:大多数指令都采用硬连逻辑来实现答案:A3.()不属于MIPS的寻址方式。
A:偏移量寻址B:变址寻址C:寄存器间接寻址D:立即数寻址答案:BC4.CPU中用来存储操作数的存储单元主要有()A:累加器B:寄存器C:主存D:堆栈答案:ABD5.常用的数据表示有()A:浮点数B:定点数C:堆栈D:数组答案:AB6.指令中表示寻址方式的方法有()A:设置专门的地址描述符B:由专用的寄存器描述C:编码在操作码中D:由操作数描述答案:AC7.寄存器的访问速度比存储器慢。
计算机系统结构答案
一、选择题1、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、 1. 查看下面三条指令:V3←A;V2←V0+V1;V4←V2*V3;假设向量长度小于64,且前后其他的指令均没有相关性,数据进入和流出每个功能部件,包括访问存储器都需要一拍的时间,假设向量的长度为N。
三条指令全部采用串行的方法,那么执行的时间是:A: 3N+20 B: 3N+21 C: 3N+22 D: 3N+234、某向量处理机有16个向量寄存器,其中V0-V5种分别存放有向量A,B,C,D,E,F,向量的长度是8,向量各元素均为浮点数;处理部件采用两个单功能流水线,加法功能部件时间为2拍,乘法功能部件时间为3拍。
采用类似CRAY-1的链接技术,先计算(A+B)*C,在流水线不停的情况下,接着计算(D+E)*F。
求此链接流水线的通过时间是多少拍?(设寄存器出入各需1拍)A: 8 B: 9 C: 17 D: 185、设有一个4个处理器的MIMD系统,假设在系统中访存取指和取数的时间可以忽略不计;加法与乘法分别需要2拍和4拍;在MIMD系统中处理器(机)之间每进行一次数据传送的时间为1拍;在MIMD系统中,每个PE都可以和其它PE有直接的的通路。
求利用此系统计算表达式所需的节拍数。
A: 23 B: 12 C: 11 D: 106、以下哪些是周期窃取方式的特点?A : 硬件结构简单B : 硬件结构复杂C : 数据输入或输出过程中占用了CPU时间D : 数据输入或输出过程中不占用CPU时间7、从下列有关Cache的描述中,选出应填入空格中的正确答案:(1)今有甲、乙两台计算机,甲计算机的Cache存取时间为50ns,主存储器为2us;乙计算机的Cache存储时间为100ns,主存储器为1.2us。
计算机系统结构的组成
计算机系统结构的组成
计算机系统结构通常包括以下几个主要组成部分:
1. 处理器:处理器是计算机的核心部分,负责执行程序中的指令。
它从内存中获取指令并执行,然后处理数据,并将结果存储回内存中。
处理器的能力决定了计算机的速度和性能。
2. 内存:内存是计算机的临时存储设备,用于存储正在处理的程序和数据。
内存分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM可以随时读写,而ROM只能读取不能写入。
3. 输入/输出设备:输入/输出设备是计算机与外部世界交互的工具。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等,常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。
4. 存储器:存储器是计算机的永久性存储设备,用于长期存储数据和程序。
常见的存储器包括硬盘、闪存盘、光盘等。
5. 总线:总线是计算机中各个部分之间传输数据的通道。
总线带宽决定了数据传输的速度,总线类型决定了计算机各个部分之间的连接方式。
6. 操作系统:操作系统是计算机的管理和控制软件,
负责管理计算机的资源,控制程序的执行,并提供用户界面。
操作系统是计算机的重要组成部分,它使得计算机更易于使用和管理。
7. 应用软件:应用软件是为特定目的而编写的程序,例如办公软件、图像处理软件等。
应用软件使计算机具有各种功能和用途。
以上这些部分共同构成了计算机系统结构的主要组成部分。
在实际应用中,根据不同的需求和用途,还可以对计算机系统结构进行更详细或更概括的分类。
计算机系统结构第五版习题答案
计算机系统结构第五版习题答案1.层次结构现代通用的计算机系统是由紧密相关的硬件和软件组成的。
从使用语言的角度,可以将系统看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构,由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。
2.计算机系统结构也称计算机体系结构,它只是系统结构中的一部分,指的是层次结构中的传统机器级的系统结构。
其界面之上包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能,该界面之下包括所有硬件和固件的功能。
3.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、底板的划分与连接,专用器件的设计,微组装技术,信号传输,电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器件技术和微组装技术,其中,器件技术在实现技术中起着主导作用。
4.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。
5.霍夫曼压缩概念霍夫曼压缩概念的基本思想时,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来表示,而对出现概率较低的事件允许用较长的位数来表示,就会使表示的平均位数缩短。
6.RISC精简指令系统(RISC),不是简单地把指令系统进行简化,而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理,以减少指令的执行周期数,从而提高运算速度。
7.CISC复杂指令系统(CISC),设计风格力图缩小机器语言与高级语言的语义差距,使源程序长度尽可能的短,以及尽可能少的访问存储器和执行尽可能少的指令,以求获得高性能。
8.非专用总线可以被多种功能或多个部件所分时共享,同一时间只有一对部件可使用总线进行通信。
9.数据宽度I/O设备取得I/O总线后所传送数据的总量.10.中断响应次序是在同时发生多个不同中断类的中断请求时,中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。
11.中断处理次序中断处理完的次序,也即中断处理程序完成中断处理的次序。
计算机体系结构各章简答题及答案
计算机体系结构各章简答题及答案第⼀章计算机体系结构的基本概念1. 什么是计算机系统的多级层次结构?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?3. 经典计算机系统结构的实质是什么?4. 语⾔实现的两种基本技术是什么?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?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?7. 什么是系列机它的出现较好地解决了什么⽭盾?8. 对计算机发展⾮常关键的实现技术有哪些?9. 实现软件移植的主要途径有哪些?10. 试以系列机为例,说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。
11. 存储程序计算机在系统结构上的主要特点是什么?12. 从系统结构的发展情况看,新型系统结构的设计主要从哪两⽅⾯着⼿?13. 软件技术两个最重要的发展趋势是什么?14. 计算机系统设计⼈员的技术挑战主要来⾃哪⼏个⽅⾯?15. ⼀种计算机系统结构的⽣命周期是怎样的?16. 商品的标价(价格)由哪些因素构成?17. 对计算机系统成本产⽣影响的主要因素有哪些?18. ⽤户CPU时间由哪三个因素决定?19. ⽬前常⽤的测试程序分为哪五类?20. 什么叫测试程序组件在评价计算机系统设计时最常见的测试程序组件是哪个?21. SPEC2000测试程序组件中包括哪⼏个测试程序组件?22. 测试基于Microsoft公司的Windows系列操作系统平台的最常⽤测试组件有哪些?23. 常⽤的专门的性能指标测试程序有哪些?24. 计算机系统结构设计和分析中最经常使⽤的三条基本原则是什么25. 根据Amdahl定律,系统加速⽐由哪两个因素决定?26. 从执⾏程序的⾓度看,并⾏性等级从低到⾼可分为哪⼏级?27. 从处理数据的⾓度,并⾏性等级从低到⾼可以分为哪⼏级?28. 计算机系统中提⾼并⾏性的技术途径有哪三种?29. 多机系统的耦合度可以分为哪⼏类?30. 单机系统和多机系统中,都是按哪三种技术途径分别发展为哪三类多处理机?31. 三种类型的多处理机(同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统)的主要区别是什么1. 什么是计算机系统的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。
《计算机系统结构》及参考答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《计算机系统结构》练习题一一、单项选择题1.页式虚拟存储器的地址变换对于 D 是透明的.A. 操作系统设计者B. 任何程序员C. 系统结构设计者D. 应用程序员2.以下各类中断中,属于自愿中断的是 C .A. 外部中断B. I/O中断C. 执行“访管”指令D. 机器校验中断3. 高速外部设备磁盘机适合连接于 C .4. 页式虚拟存储器页表的作用是 A .A. 反映虚页在主存的存储情况B. 仅反映虚页是否调入主存C. 反映主存实页与Cache的对应关系D. 反映虚页在辅存的存储情况5.软件和硬件的功能在逻辑上是 C 的.D.软件优于固件6. 计算机中最优化的操作码编码方法是 D .码码C.扩展操作码 D.哈夫曼编码7. 从计算机系统执行程序的角度看,并行性等级由低到高分为四级 A .A.指令内部——指令之间——进程之间——程序之间B.指令之间——指令内部——进程之间——程序之间C.进程之间——指令之间——指令内部——程序之间D.程序之间——进程之间——指令之间——指令内部8. 计算机系统多级层次结构中,操作系统机器级的直接上层是 D .A.传统机器级B.高级语言机器C.应用语言机器级D.汇编语言机器级9.全相联地址映像是指 A .A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置B.一个虚页只装进固定的主存实页位置C.组之间是固定的,而组内任何虚页可以装入任何实页位置D.组间可任意装入,组内是固定装入10.对于同一系列机,必须保证软件能够 C .A.向前兼容,并向上兼容B.向前兼容,并向下兼容C.向后兼容,力争向上兼容D.向后兼容,力争向下兼容11.设有16个处理单元的并行处理机系统, 采用共享主存的方式. 若同时存取16个数据, 为避免存储器访问冲突, 共享主存的多体数量应该为 C 才合理.A. 15B. 16C. 17D. 1912. 软件兼容的根本特征是 C .A. 向前兼容B. 向后兼容C. 向上兼容D. 向下兼容13.在下列机器中,能够实现软件兼容的机器是 B .A. 完全不同种类的机型B. 系统结构相同的机器C. 宿主机和目标机D. 虚拟机14.输入输出系统硬件的功能对 C 是透明的。
计算机系统结构(课后习题答案)
第一章计算机系统结构的基本概念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。
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。
(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。
计算机体系结构
第一章1、计算机系统多级层次结构从高到低:(6级)应用程序计算机、高级语言、汇编语言、操作系统、机器语言、微机程序控制、(0级)硬联逻辑计算机。
第0级由硬件实现,第1级由微程序(固件)实现,2—6级机器由软件实现。
2、透明性现象:一种本来存在的有差异的事物或属性,从某种角度来看似乎不再存在。
3、计算机组成是计算机系统的逻辑实现;计算机实现是计算机组成的物理实现。
4、计算机系统结构是计算机系统的软、硬件的界面;系统结构、组成和实现所包含的具体内容第随不同机器而变化的,且三者之间的界限越来越模糊。
5、系统结构分类①按“流”分:SISD单指令流单数据流,SIMD单指令流多数据流,MISD多指令流单数据流,MIMD多指令流多数据流。
Flynn分类法:按指令流(机器执行的指令序列)和数据流(指令流调用的数据序列,include输入数据和中间结果)的多倍性(指在系统最受限制的原件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数)概念进行分类。
缺点:对于标量及向量流水计算机应属于哪一类系统,不是很明确。
②按“并行级”和“流水线”分类:程序控制部件PCU的个数是K,算术逻辑部件ALU/处理部件PE的个数是d,每个ALU包含基本逻辑线路ELC 的套数是w。
T系统型号=(k,d,w)。
③按“并行度”分类:WSBS字串位串,WPBS字并位串,WSBP字串位并,WPBP字并位并。
6、*Amdahl定律:系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高取决于这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例。
实际上定义了加快某部分功能处理后,整个系统所获得的性能改进或执行时间的加速比的大小。
加速比与两个因素有关:一是计算机执行某个人物的总时间中可被改进部分的时间所占的百分比,Fe=可改进部分占用的时间/改进前整个任务的执行时间,它总小于1;二是改进部分采用改进措施后比没有采用改进措施前性能提高倍数,Se=改进前改进部分的执行时间/改进后改进部分的执行时间,它总大于1。
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。
计算机基本结构
计算机基本结构计算机基本结构是指计算机系统中各个组成部分的组织和联系方式,包括硬件和软件两个层面。
硬件层面主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备等;软件层面主要包括操作系统、应用程序等。
计算机的基本结构决定着计算机的性能和功能。
一、中央处理器(CPU)中央处理器是计算机硬件中的核心部件,负责执行各种计算和控制指令。
它由运算器(ALU)、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术和逻辑运算,控制器负责解析和执行指令,寄存器用于存储数据和指令。
1. 运算器(ALU)运算器是计算机中的算术和逻辑运算单元,它可以对数据进行加、减、乘、除等各种运算操作,同时还可以进行逻辑运算,如与、或、非等。
运算器的性能直接影响计算机的运算速度和处理能力。
2. 控制器控制器是计算机中的指令解析和执行单元,它负责解析指令、控制各个部件的工作顺序以及处理异常情况。
通过控制器,计算机可以按照指令的要求完成各种操作。
3. 寄存器寄存器是计算机中的高速存储器,用于存储正在运行的指令和数据。
计算机中有多个寄存器,包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等,它们具有不同的功能和用途。
二、存储器存储器是计算机中的数据存储部件,主要分为内存和外存两种形式。
内存是计算机中的主要存储介质,用于存储正在运行的程序和数据;外存则是辅助的存储介质,用于离线存储和长期保存数据。
1. 内存内存是计算机中的主要存储器,分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种类型。
RAM用于存储程序和数据,可读写;ROM用于存储固定的程序和数据,只读。
内存的容量和速度直接影响计算机的性能。
2. 外存外存主要包括硬盘、光盘、U盘等存储介质,用于离线存储和长期保存数据。
外存容量一般较大,但访问速度相对较慢。
三、输入输出设备输入输出设备是计算机与外部环境交互的接口,主要用于数据的输入和输出。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等;输出设备包括显示器、打印机、音响等。
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Fetch: An instruction and the necessary data are obtained from memory. Decode: The instruction and data are separated, and the components and pathways required to execute the instruction are activated. Execute: The instruction is performed, the data is manipulated, and the results are stored.
Buses
CSE2CSA Lecture 11
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Units & Buses
A unit in Computer Architecture is a piece of electronics which is a functional component in the architecture of a computer. A bus in Computer Architecture is a set of wires (parallel rails on a PC board) to send information from one unit to another unit in the computer. The buses of a computer connect the units together for transfer of information (data and control). Units are often implemented as single chips. The buses of different sorts connect the different pins on one chip to the pins on the other chips. The CPU also contains various units and its own internal processor buses connecting them. The flow of data inside a computer CPU from unit to unit via buses is referred to as a Datapath.
This pattern is typically implemented by separating the task into two components, the control, and the datapath.
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Control &aol: – The control unit reads the instruction, and activates the appropriate parts of the datapath. Datapath: – The datapath is the pathway that the data takes through the microprocessor. – As the data travels to different parts of the datapath, the command signals from the control unit cause the data to be manipulated in specific ways, according to the instruction. – The datapath consists of the circuitry for transforming data and for storing temporary data. It contains ALUs capable of transforming data through operations such as addition, subtraction, logical AND, OR, inverting, and shifting.
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The System Bus
The general architecture of a computer consists of a CPU, MM and peripherals connected by the System Bus consisting of a Control Bus, an Address Bus and a Data Bus:
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Memory Interconnection Organization
Datapath: Describes the collection of functional units within the Processor (CPU) that perform data processing operations. These functional units can be arithmetic logic units, multipliers and a range of registers. They are all connected by an internal bus which is a subsystem (originally parallel electrical wires) that transfers data between components:The adjacent diagram gives an overview of single (internal to the CPU) bus that provides the interconnection between these functional units. Some of the named functional units of the datapath include:• • • • • •
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Memory Interconnection Organization
Operationally, we can now view the input-process-output model within a computer in terms of the following:The processor (CPU) gets instructions and data from memory, input writes data to memory and output reads data from memory. Control sends signals that determine the operations of the datapath, memory, input and output. The following diagram represents the standard organization of a computer (this organization is independent of hardware technology every piece of every computer (past and present) fits into one of these five categories.
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Von Neumann Architecture
Early computer programs were hard wired. To reprogram a computer meant changing the hardware switches manually, that took a long time with potential errors. Computer memory was only used for storing data. John von Neumann suggested that data and programs should be stored together in memory. This is now called Von Neumann architecture. Programs are fetched from memory for execution by a central unit that we call the CPU. Basically programs and data are represented in memory in the same way. The program is just data encoded with special meaning. The main criticism of this approach is, that security problems can arise when instructions can be manipulated as if they were data, and vice-versa. A Von Neumann microprocessor is a processor that follows this pattern:
Attached peripheral devices.
Control Datapath Processor (CPU)
Interface Unit
Input Output Memory
As a minimum usually consists of:Monitor: Keyboard:
Disk: Other popular devices:Mouse, CD_ROM, LAN card, Speakers, Printer, Wireless connection,… .
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Memory Interconnection Organization
Input Output (I/O) interconnections Storage Effectively MEMORY