计算机系统结构总结汇总

小第一章总结

我们用了6个学时对第一章进行讲解，试图对计算机系统结构有一个完整的了解。下面对第一章的内容进行总结。

一、概念性问题

1. 计算机系统的发展（了解）

通常是用器件的发展来为计算机分代的，然而也不能忽视计算机系统结构的重要性。

2. 计算机系统的多级层次结构

（1）如何划分成多级层次结构？

（2）有哪些层次？

（3）划分成多级层次有什么好处？

（4）涉及到的概念：翻译、解释、透明性

3. 计算机系统结构、组成和实现

（1）计算机系统结构的概念

（2）计算机系统结构的属性

（3）计算机组成和实现的定义

（4）计算机系统结构、组成和实现的相互关系

4. 计算机系统的软、硬件取舍

（1）计算机系统的软、硬件的等效性和不等效性

（2）计算机系统的软、硬件取舍原则

5. 软件对计算机系统结构的影响

（1）软件移植的概念？

（2）软件移植的途径有哪些？系列机的概念

6. 系统结构中的并行性和弗林分类

（1）并行性的概念和含义

（2）并行性开发的途径

（3）了解弗林分类法

二、综合应用类

1. 计算机系统的性能评测

（1）CPU时间的计算（CPI、指令条数、时钟频率）

（2）MIPS和MFLOPS

2. 计算机系统的定量设计原理

（1）哈夫曼压缩原理

（2）Amdahl定律（加速比的计算）

（3）程序的局部性原理

（4）延伸阅读：

第一章总结

我们同样用了6个学时对第二章进行讲解，主要对指令系统的设计和优化做了总体讲述。下面对第二章的内容进行总结。

一、概念性问题

1. 数据表示

（1）数据表示和数据结构的定义、区别和联系

（2）标志符数据表示和数据描述符以及各自的优缺点

（3）引入数据表示的原则

2. 寻址方式

（1）寻址方式在指令中的指明方式

（2）静态再定位和动态再定位

3. 指令系统设计和优化

（1）信息源熵和信息冗余度的概念以及在操作码优化中的作用

（2）三种操作码编码方式

4. 指令系统的发展和改进

（1）CISC和RISC的概念

（2）了解按CISC方向发展和改进指令系统的优化实现

（3）了解RISC设计的基本原则

二、综合应用类

操作码编码优化

固定长度编码、哈夫曼编码和扩展操作码编码方案，并计算操作码的平均码长。

第三章总结

我们用了4个学时对第三章进行讲解，介绍了存储器的性能指标以及并行主存系统；总线系统的相关概念以及集中式总线控制方式；重点讲解了中断系统和通道处理机。第三章具体内容如下：

一、概念性问题

1. 存储系统的基本要求和并行主存系统

（1）存储系统的基本要求：速度、容量和价格

（2）并行主存系统的概念；并行主存系统有哪些局限性

2. 中断系统

（1）中断系统的概念

（2）中断为什么要分类和分级

（3）中断响应次序和中断处理次序的概念及各自的实现方式

（4）中断系统中哪些过程必须由硬件完成，哪些过程必须由软件完成？

3. 总线系统

（1）总线分别按功能和用法分成哪些类？

（2）集中式总线控制方式有哪些？各自的优缺点是什么？

（3）什么是数据宽度？数据宽度有哪些种？分别适合什么样的I/O设备？

4. 输入/输出系统

（1）直接存储器访问和通道处理机的本质区别是什么？

（2）通道处理机的工作原理

（3）通道的分类以及各自的工作方式如何？

二、综合应用类

1. 已知中断响应次序和中断处理次序设置中断屏蔽码；已知中断响应次序和中断屏蔽码画出中断处理过程示意图进而确定中断处理次序。

2. 通道流量的计算；字节多路通道的工作时空图。

第四章总结

本章介绍了存储体系的基本概念和两种典型的存储体系即虚拟存储器和Cache存储器，重点讲解了存储体系的地址映像和变换方式以及替换算法的应用。第四章具体内容如下：

一、概念性问题

1. 存储体系

（1）存储体系的概念

（2）存储体系的构成依据：程序的局部性原理

（3）存储体系的性能参数：容量、速度、价格

2. 虚拟存储器

（1）页式虚拟存储器地址映像和变换：虚地址格式、主存地址格式、页表、地址变换过程

（2）页面替换算法：FIFO、LRU、OPT

（3）堆栈型替换算法的定义

（4）加快地址变换的方法：快慢表、散列变换

3. Cache存储器

（1）Cache存储器地址映像方式：直接映像、组相联、全相联，三者优缺点，组相联映像中主存地址格式和Cache地址格式

（2）比较对法实现块替换所需触发器、与门的个数以及与门输入端数

（3）解决Cache和主存内容不一致问题的方法：写回法和写直达法，两者的优缺点

二、综合应用类

1. 页式虚拟存储器地址映像和变换：已知页表内容，给出虚地址对应的主存实地址。

2. 页式虚拟存储器页面替换算法：给定页地址流，画出相应替换算法对页面的调度过程并计算命中率。

3. 利用堆栈式替换算法的特点为程序动态分配主存页面以获得最高的命中率。

4. 采用LRU替换算法对采用组相联映像方式的Cache存储器进行块替换，画出调度过程并计算命中率。

第五章总结

本章介绍了流水线的基本概念，重点讲解了线性流水线的性能分析和非线性流水线的调度。第四章具体内容如下：

一、概念性问题

1. 重叠方式

（1）一次重叠的概念

（2）数据相关的分类和处理方式

2. 流水方式

（1）流水线的分类：线性流水线和非线性流水线；单功能流水线和多功能流水线；静态流水线和动态流水线

（2）什么是流水线瓶颈，如何解决？

二、综合应用类

1. 线性流水线的性能分析：计算吞吐率、加速比和效率

2. 非线性流水线调度：延迟禁止表、初始冲突向量、状态图、调度方案、最佳调度方案，计算吞吐率。