系统结构基本概念及原理

基本概念：

1. 在Cache存贮器中，CPU每次写Cache的同时，也写入主存，称这种更新主存块内容的方法为写直达法。

2. 进行仿真工作的机器称为宿主机，而被仿真的机器称为目标机。

3. 不属于堆栈型替换算法的是FIFO，而LRU，OPT是属于堆栈型替换算法的。

4. 因机器语言程序中邻近指令之间出现了关联，使它们不能同时解释的现象称为相关，它可以有数相关及指令相关。

5. 交换开关的四种开关状态是直连，交换，上播，下播。

6. 提高计算机系统并行性的主要技术途径有时间重叠，资源重复，资源共享。

7. 为解决多个处理机同时访问公用总线的冲突，所采用的总线仲裁算法有静态优先级，固定时间片，动态优先级，先来先服务。

8.在SIMD计算机中，无论是处理单元之间还是处理单元与存贮体之间，都要通过互连网络实现信息交换。

9. 指令的重叠解释，可以加快一段程序的解释，但不能加快单条指令的实现。

10．数据宽度是指I/O设备取得总线使用权后所传送数据的总量。

１１数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定个字节的成组数据后，才释放总线.

１２. 选择通道每选择一台设备，就让该设备独占通道，将n个字节全部传送完后，才释放通道总线，又去选择下一台设备，再传送它的全部字节数据。

１３. 等长操作码的意思是不管其指令的频度如何，都用同样长度的二进制码位数来对指令操作码编码。

１４. 若计算机系统的体系结构和硬件设计使编写程序时需要了解系统的结构细节，则对程序设计而言，该计算机系统的体系结构不具有透明性。

１５.在模m的并行主存系统中，主存实际频宽并不一定随模m值增大而线性提高。

１６. 在流水机器中，全局性相关是指由转移指令引起的相关。

１７. 块冲突概率最高的Cache地址映象方式是直接映象方式。

１８. 当发生页面失效时，要从磁盘中调入一页到主存。

１９.只有两种码长的扩展操作码编码，则需要对指令使用频度进行按大小分群。

２０. 在字节多路通道上，设备对通道要求的流量应是所挂全部设备的速率之和。

基本原理

１.页面失效频率算法立足于堆栈型替换算法的特点，根据各道程序运行中的主存页面失效率的高低，由操作系统来动态调节分配给每道程序的实页数，当主存页面失效率超过某个限值时就自动增加给该道程序的主存页数来提高命中率，反之则减少给该道程序的主存页数。２.从计算机信息加工的各个步骤和阶段来看并行性等级可以分为四级：

1)存贮器操作并行：相联处理机

2)处理器操作步骤并行：流水线处理机

3)处理器操作并行：阵列处理机

4)指令、任务、作业并行：多处理机

３.所谓透明就是看不到，不属于其管理的部分。若计算机系统的体系结构和硬件设计使

编写程序时需要了解系统的结构细节，则对程序设计而言，该计算机系统的体系结构不具有透明性。

４.硬件和软件在逻辑功能上是等效的。在原理上，用软件实现的功能完全可以用硬件或固件(微程序解释)来完成。用硬件实现的功能也可以通过用软件进行模拟来完成，只是反映在速度、价格、实现的难易程度上，这两者是不同的。

５.影响主存命中率的主要因素：

(1) 程序在执行过程中的页地址流分布情况。(2) 所采用的页面替换算法。(3) 页面大小。

(4) 程序所分配的主存容量。(5) 所采用的页面调度算法。

６.设计RISC机器的基本技术：按设计RISC机器的一般原则来精选和优化设计指令系统；逻辑上采用硬联组合电路为主，适当辅以微程序控制；在CPU内设置大量寄存器，采用重叠寄存器组的窗口；指令采用重叠和流水的方式解释，采用延迟转移；优化设计高质量的编译程序。

７. 数据表示是数据结构的组成元素，数据结构要通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表示来实现。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性上不同。数据结构和数据表示是软件和硬件之间的交界面。

确定和引入数据表示的基本原则：一是看系统效率有否提高，即是否减少了实现的时间和存贮的空间，实现时间有否减少又主要看在主存和处理机之间传送的信息量有否减少；二是看引入这种数据表示的通用性和利用率是否较高。

８.描述符数据表示在实现向量、阵列数据元素的索引上要比用变址方法的方便，能更快地形成元素的地址，从而可以迅速进行访问，同时，也有利于检查程序中的向量、数组在使用中是否越界。因此，它为向量、数组数据结构的实现提供了一定的支持，有利于简化编译中的代码生成。但是，描述符数据表示并没有向量、数组的运算类指令，也没有采用流水或处理单元阵列形式的高速运算硬件，没有时阵列中每个元素又是一个子阵列的相关型交叉阵列进行处理的硬件。也投有时大量元素是零的稀疏向量和数据进行压缩存贮、还原、运算等指令和硬件。因此，它对向量和数组的数据结构提供的支持不够强，所以并不是向量数据表示。９.流水线的时空图用于描述流水线的工作过程。在时空图中，横坐标表示时间，也就是输入到流水线中的各个任务在流水线中所经过的时间。当流水线中的各个功能部件的执行时间都相等时，横坐标被分割成相等长度的时间段。纵坐标表示空间，即流水线的各个子过程。在时空图中，流水线的一个子过程通常称为“功能段”。

１０.硬件和软件在逻辑功能上是等效的。在原理上，用软件实现的功能完全可以用硬件或固件(微程序解释)来完成。用硬件实现的功能也可以通过用软件进行模拟来完成，只是反映在速度、价格、实现的难易程度上，这两者是不同的。

１１. 寄存器寻址的原理是，指令的操作数地址码宇段给出存放操作数所用的寄存器号。可表示操作数的范围大小取决于存放操作数所用的寄存器的二进位位数。除取指外，为获得操作数不用访存，即访存0次。为指明操作数所占用指令中的信息位数，只是寄存器编号所占的二进位位数，很短。例如，16个寄存器编号只需4位二进位。寄存器寻址简单，其取数的时间要比访存的时间短很多。

１２. 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。（2）相同的组成可有多种不同的实现。（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。综上所述，系统结构的设计必须结合应用考虑，为软件和算法的实现提供更多更好的支持，同时要考虑可能采用和准备采用的组成技术。

１３. 串行链接对通讯的可靠性，主要表现于“总线可用”线及其有关电路的失效会造成系统整体瘫痪的问题。一旦“总线可用”线出现断路或碰地，其高电压不能顺链往下传送，