Bwjhxi计算机系统结构小抄
生活需要游戏，但不能游戏人生；生活需要歌舞，但不需醉生梦死；生活需要艺术，但不能投机取巧；生活需要勇气，但不能鲁莽蛮干；生活需要重复，但不能重蹈覆辙。
-----无名
0.从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构
1、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（指令内部）、（指令之间）、（任务或进程之间）和（作业或程序之间）四级。
2、从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（位串字串）、（位并字串）、（位串字并）和（全并行）。
3、存储器操作并行的典型例子是（并行存储器系统和相联处理机），处理机操作步骤并行的典型例子是（流水线处理机），处理机操作并行的典型例子是（阵列处理机），指令、任务、作业并行的典型例子是（多处理机）。
4、开发并行的途径有（时间重叠），资源重复和资源共享。
5、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级）。
6、对系统程序员透明的应当是（CACHE存储器、系列机各档不同的数据通路宽度、指令缓冲寄存器）
7、对机器语言程序员透明的是（主存地址寄存器）
8、计算机系统结构包括（机器工作状态、信息保护、数据表示）
9、对汇编语言程序员透明的是（I/O方式中的DMA访问）
10、属计算机系统结构考虑的是（主存容量和编址方式）
11、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（编程要用到的硬件组织）
12、计算机组成设计考虑（专用部件设置、控制机构的组成、缓冲技术）
13、在多用户机器上，应用程序员能使用的指令是（“执行”指令、“访管”指令、“测试与置定”指令）
14、软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会（提高解题速度、提高硬件成本、减少所需存储器用量）
15、下列说法中正确的是（软件设计费用比软件重复生产费用高、硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现、硬件的生产用比软件的生产费用高）
16、在计算机系统设计中，比较好的方法是（从中间开始向上、向下设计）。17、推出系列机的新机器，不能更改的是（原有指令的寻址方式和操作码）。
18、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径包括（用统一的高级语言、模拟、仿真）。
19、在操作系统机器级，一般用（机器语言）程序（解释）作业控制语句。
20、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
21、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
22、汇编语言程序经（汇编程序）的（解释）成机器语言程序。
23、微指令由（硬件）直接执行。
24、系列机软件必须保证（向后兼容），一般应做到（向上兼容）
25、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和
数据结构）的集合体
26、优化性能价格比指（在某种价格情况下尽量提高性能）或（在满足性能前提
下尽量降低价格）。
27、目前，M0由（硬件）实现，M1用（固件）实现，M2至M5大多用（软件）实现。
28、系列机中（中档机）的性能价格比通常比（低档机、高档机）的要高
29、（计算机组成）着眼于机器级内各事件的排序方式，（计算机体系结构）着眼于对传统机器级界面的确定，（计算机组成）着眼于机器内部各部件的功能，（计算机实现）着眼于微程序设计。
30、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级）的系统结构。
31、用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（仿真），用机器语言解释实现
软件移植的方法称为（模拟）。虚拟机是指（被模拟的机器），目标机是指（被仿真的机器）
32、同时性指两个或多个事件在（同一时刻）发生，并发性指两个或多个事件在（同一时间间隔）发生。
33、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（数据流计算机）四种不同的结构。
34、费林分类发能反映出大多数计算机的并行工作方式或结构特点，但只能对（控制流）机器分类，不能对（数据流）机器分类，而且对（流水线处理机）的分类不确切。
35、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（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）。
36、1TFLOPS计算机能力，1TBYTE/S 的I/O带宽和（1TBYTE主存容量）称为计算机系统的3T性能目标。
37、向上兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它高档的机器上），向下兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它低档的机器上），向前兼容指的是（个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之前投入市场的机器上），向后兼容指的是（某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之后投入市场的机器上）。
38、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
39.微型计算机的发展有两个趋势：一是（维持价格提高性能，向小型机靠拢），另一是维持性能降低价格，发展更低档的计算机）。
40.确定软、硬件功能分配的基本原则是（在现有硬件条件下，系统要有高的性价比），（应避免过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用和发展）和（不仅要利用组成技术的成果，发挥器件技术的进展，应把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的支持放在首位）。
40.作业或程序之间的并行关键在于（并行算法），任务或进程之间的并行主要涉及（任务分解和同步），指令之间的并行主要应（处理好指令间的相互关联），指令内部主要取决于（硬件和组成的设计）。
41.时间重叠是指（在并行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），其最典型的例子是(指令内各操作步骤采用重叠流水），时间重叠基本上（不必重复增加硬设备）就可以提高计算机系统的性能价格比.
42.资源共享指（用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其利用率，提高系统性能），其最典型的例子是（多道程序分时系统），资源共享不仅是（硬件
资源的共享），而且是（软件信息资源的共享）。
43.费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分成（单指令单数据流SISD），（单指
令多数据流SIMD），（多指令单数据流MISD）和（多指令多数据流MIMD）四大
类。传统的单处理机属于（SISD），阵列处理机和相联处理机属于（SIMD），处理机间的宏流水属于MISD），紧密耦合和松散耦合多处理机属于（MIMD）。
44.库克按指令流和执行流及其多倍性将计算机系统分成（单指令单执行流SISE），（单指令多执行流SIME），（多指令单执行流MISE）和（多指令多执行流MIME）四类。单处理机属于（SISE），带多操作部件的处理机属于（SIME），带指令级多道程序的单处理机属于（MISE），多处理机系统属于（MIME）。
45.一般用耦合度反映（多机系统中各机间物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱），它分为（最低耦合），（松散耦合），和（紧密耦合）。
46.资源重复指（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），其最典型的例子是（双工系统），资源重复不仅可（提高可靠性），而且可以进一步（用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能)。
47.并行性的开发和并行处理技术的研究实际上是（硬件），（软件），（语言），（算法）和（性能评价研究）的综合。
48、开发并行性的途径有（时间重叠），（资源重复）和（资源共享）。
49、开发并行性是为了并行处理，并行性包括有（同时）性和并发性二重含义。54、沿时间重叠技术途径发展的异构型多处理机系统的典型结构代表是（流水线）处理机。
55、操作级并行的阵列机，按指令流、数据流及其多倍性划分属（SIMD）类型的计算机。
56、沿资源重复技术途径发展的同构型多处理机系统的典型结构代表是（并行（阵列））处理机。
57、阵列机开发并行性的途径是（资源重复），是利用并行性中的（同时）性。
向上（下）兼容：是指按某档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它高（低）档的机器上。
5．向前（后）兼容？：指的是，在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前（后）投入市场的机器上。
6．兼容机（Compatible Machine）？：具有同一系统结构的计算机称为~。采用兼容机的思想与采用系列机的思想实际上是一致的。
7．模拟（Simulation）：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为~。
8．仿真（Emulation）：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为~。9．现场片：使用户可根据需要改变器件内部的功能或内容，以适应结构和组成变化的需要
10．全用户片：完全按用户要求设计的用户片称为全用户片
4.什么是并行性？只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，它们在时间上能相互重叠，都体现了并行性。
5.CISC指令系统的含义?
复杂指令系统计算机，即机器指令系统变得越来越庞杂，这就是所谓的CISC指令系统。
6.什么是页式存贮管理？
页式存贮管理是把主存空间和程序空间都机械地等分成固定大小的页，按页顺序编号。（页面大小随机器而异，一般在512到几KB）。
7.什么是向量流水处理机？
向量流水处理机是将向量数据表示和流水线技术结合在一起，构成向量流水处理机，简称向量流水处理机。
8.什么是相联处理机？
相联处理机是以相联存贮器为核心，配上必要的中央处理部件、指令存贮器、控制器和I/O接口，就构成一台以存贮器操作并行为特点的相联处理机。
9控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理，指令执行
顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所
支配。
10.模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。仿真是用微程序解释，其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。
(1)冯?诺依曼结构：冯?诺依曼等人于１９４６年提出了一个完整的现代计算机雏型，它由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，这种结构称为冯?诺依曼结构。
(2)数据表示：数据表示研究的是计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。数据表示是数据类型中最常用，也是相对比较简单，用硬件实现相对比较容易的几种。如定点数（整数）、逻辑数（布尔数）、浮点数（实数）、十进制数、字符、字符串、堆栈和向量等。
(3)CISC：复杂指令系统计算机
(4)存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统，这就是存储系统。
(5) 时空图：描述流水线的工作，最常用的方法是采用“时空图”。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”。
(6)多功能流水线：多功能流水线（Multifunction Pipelining）是指流水线的各段可以
进行不同的连接。在不同时间内，或在同一时间内，通过不同的连接方式实现不同的功能。
(7)加速比：完成一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比（Speedup ratio）。
(8)链接技术：链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个功能流水线的操作数寄存器时所发生的连接过程。换句话说，中间结果不必送回存储器，而且甚至在向量操作完成以前就使用。链接允许当第一个结果一变成可用的操作数时就马上发出相继的操作。
(9)存储转发寻径：存储转发寻径(store and forward) 在存储转发网络中包是信息流的
基本单位。每个结点有一个包缓冲区。包从源结点经过一系列中间结点到达目的结点。
(10)虫蚀寻径(wormhole) ：新型的多计算机系统很多采用的是虫蚀寻径方式，把包进一
步分成更小的片。与结点相连的硬件寻径器中有片缓冲区。消息从源结点传送到目的结点要
经过一系列寻径器。
1、软件和硬件在什么意义上是等效的?在什么意义上是不等效的?
逻辑上等效，性能、价格、实现难易程度上不一样。
2、为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构?
可以调整软、硬件比例；可以用真正的实处理机代替虚拟机器；可以在1台宿主机上仿真另一台
3、说明翻译和解释的区别和联系.
区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。
4、就目前的通用机来说计算机系统结构的属性主要包括那些?
数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、IO结构、保护方式和机构。
5、试以实例简要说明计算机系统结构,计算机组成,与计算机实现的相互关系与影响.
结构相同，可用不同的组成。如系列机中不
同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术。
组成相同，实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS型等。
结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制。
结构的设计应结合应用和可能采用的组成。组成上面决定于结构，下面受限于实现。
组成与实现的权衡取决于性价比等；结构、组成、实现的内容不同时期会不同。
6、简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自优缺点
硬件优点：速度快，节省存储时间；缺点：成本高，利用率低，降低灵活性、适用性。软件优点：成本低，提高灵活性、适用性；缺点：速度慢，增加存储时间、软件设计费。
7、试述由上往下设计思路,由下往上设计思路和他们所存在的问题
由上往下：先考虑应用要求，再逐级往下考虑怎样实现。适用于专业机
由下往上：根据已有器件，逐级往上。六七十年代通用机设计思路。
以上方法存在的问题是软、硬件脱节。
8、试述由中间开始的设计思路及其优点既考虑应用也考虑现有器件，由软硬件分界面向两端设计。优点：并行设计，缩短周期。
9、问什么要进行软件移植?
软件的相对成本越来越高，应重新分配软、硬件功能。但：
成熟软件不能放弃；已有软件修改困难；重新设计软件经济上不划算。
10、简述采用统一高级语言方法,适用场合,存在问题和应采取的策略.
定义：是指为所有程序员使用的完全通用的高级语言。
适用场合：软件移植方便。
存在问题：目前语言的语法、语义结构不同；人们的看法不同；同一语言在不同机器上不通用；程序员的习惯
应采取的策略：可一定范围内统一汇编语言，结构相同机器间搞系列机。
11、简述采用系列机方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.
定义：根据软硬件界面的系列结构，设计软件和不同档次的系列机器。
适用场合：同一系列内软件兼容
好处：呼应“中间开始”设计思路；缓解软件要求稳定环境和硬件发展迅速的矛盾。
存在问题：软件兼容有时会阻碍系统结构的变革。
策略：坚持这一方法，但到一定时候要发展新系列，还可采用模拟仿真。
12、简述采用模拟与仿真方法,适用场合,好处,存在问题和应采取的策略.
模拟：用机器语言解释另一指令系统
适用场合:运行时间短，使用次数少，时间上无限制。
好处：可在不同系统间移植。
存在问题：结构差异大时，运行速度下降，实时性差。
策略：与仿真结合
仿真：用微程序解释令一指令系统
适用场合：结构差别不大的系统
好处：运行速度快
存在问题：结构差别大时，很难仿真。
策略：与模拟结合，发展异种机连网。
13、模拟与仿真区别是什么?
模拟：机器语言解释，在主存中；仿真：微程序解释，在控制存储器中。
14、器件的发展如何改变逻辑设计的传统方法?
一是由逻辑化简转为采用组成技术规模生产，规模集成，并尽量采用通用器件
二是由全硬设计转为微汇编、微高级语言、CAD等软硬结合和自动设计。
15、为什么说器件的发展是推动结构和组成前进的关键因素?
器件集成度提高，促使机器主频、速度提高；可靠性提高，促使采用流水技术；
高速、廉价的半导体促使CACHE和虚拟内存的实现；现场型PMOS促使微程序技术的应用；性价比提高使新的组成下移到中小型机上。
16、除了分布处理,MPP和机群系统以外,并行处理计算机按其基本结构特征可分为那几种不同的结构?例举他们要解决的主要问题
流水线处理机：多个部件时间上并行执行。
拥塞控制，冲突防止，流水线调度。
阵列处理机：空间上并行。处理单元灵活，规律的互连模式和互连网络设计，数据在存储中的分布算法。多处理机：时间和空间上的异步并行。多CPU间互连，进程间的同步和通讯，多CPU间调度。
数据流计算机：数据以数据令牌在指令间传递。硬件组织和结构，高效数据流语言。17、简单说明多计算机系统和多处理机系统的区别都属于多机系统，区别：
多处理机是多台处理机组成的单机系统，多计算机是多台独立的计算机。
多处理机中各处理机逻辑上受统一的OS控制，多计算机的OS逻辑上独立。
多处理机间以单一数据、向量、数组、文件交互作用，多计算机经通道或通信线路以数据流形式进行。多处理机作业、任务、指令、数据各级并行，多计算机多个作业并行。
18、简述几种耦合度的特征
最低：无物理连接，如脱机系统。松散：通信线路互连，适于分布处理。紧密：总线或数据开关互联，实现数据、任务、作业级并行。
19、软件移植的途径，各受什么限制？统一高级语言：只能相对统一系列机：只能在结构相同或相近的机器间移植
模拟：机器语言差别大时，速度慢
仿真：灵活性和效率差，机器差异大时仿真困难。
20、并行处理数据的四个等级，给出简单解释，各举一例
位串字串：无并行性，如位串行计算机。
位并字串：一个字的所有位并行，如简单并行的单处理机。
位片串字并：多个字的同一位并行，如相连处理机。
全并行：同时处理多个字的多个位，如全并行阵列机。
21、设计乘法指令时，结构、组成、实现各考虑什么？
结构：是否设计乘法。组成：是否配置高速乘法器。实现：考虑器件集成度类型数量及微组装技术。
1.数据结构和机器的数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的基本原则是什么？
答：数据表示是能由硬件直接识别和引用的数据类型。数据结构反映各种数据元素或信息单元之间的结构关系。
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实现，所以数据表示是数据
结构的组成元素。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不同。数据表示和数据结构是软件、硬件的交界面。
除基本数据表示不可少外，高级数据表示的引入遵循以下原则：
（1）看系统的效率有否提高，是否养活了实现时间和存储空间。（2）看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否高。
2.标志符数据表示与描述符数据表示有何区别？描述符数据表示与向量数据表示对向量数据结构所提供的支持有什么不同？
答：标志符数据表示与描述符数据表示的差别是标志符与每个数据相连，合存于同一存储单元，描述单个数据的类型特性;描述符是与数据分开存放，用于描述向量、数组等成块数据的特征。描述符数据表示为向量、数组的的实现提供了支持，有利于简化高级语言程序编译中的代码生成，可以比变址法更快地形成数据元素的地址。但描述符数据表示并不支持向量、数组数据结构的高效实现。而在有向量、数组数据表示的向量处理机上，硬件上设置有丰富的赂量或阵列运算指令，配有流水或阵列方式处理的高速运算器，不仅能快速形成向量、数组的元素地址，更重要的是便于实现把向量各元素成块预取到中央处理机，用一条向量、数组指令流水或同时对整个向量、数组高速处理．如让硬件越界判断与元素运算并行。这些比起用与向量、阵列无关的机器语言和数据表示串行实现要高效的多。3.堆栈型机器与通用寄存器型机器的主要区别是什么？堆栈型机器系统结构为程序调用的哪些操作提供了支持？
答：通用寄存器型机器对堆栈数据结构实
现的支持是较差的。表现在：(1)堆栈操作的指令少，功能单一；(2)堆栈在存储器内，访问堆栈速度低；(3)堆栈通常只用于保存于程序
调用时的返回地址，少量用堆栈实现程序间的参数传递。
而堆栈型机器则不同，表现在：(1)有高速寄存器组成的硬件堆栈，并与主存中堆栈区在逻辑上组成整体，使堆栈的访问速度是寄存器的，容量是主存的；(2)丰富的堆栈指令可对堆栈中的数据进行各种运算和处理；
(3)有力地支持高级语言的编译；(4)有力地支持子程序的嵌套和递归调用。
堆栈型机器系统结构有力地支持子程序的嵌套和递归调用。在程序调用时将返回地址、条件码、关键寄存器的内容等全部压入堆栈，待子程序返回时，再从堆栈中弹出。
7.变址寻址和基址寻址各适用于何种场合？设计一种只用6位地址码就可指向一个大地址空间中任意64个地址之一的寻址机构。答：基址寻址是对逻辑地址空间到物理地址空间变换的支持，以利于实现程序的动态再定位
。变址寻址是对数组等数据块运算的支持，以利于循环。将大地址空间64个地址分块，用基址寄存器指出程序所在块号，用指令中6位地址码表示该块内64 个地址之一，这样基址和变址相结合可访问大地址任意64个地址之一。比如地址空间很大，为0-1023，只用6位地址码就可以指向这1024个地址中的任意64个。
剖析：比如地址空间很大，1024，就是分成16个块，块号放在寄存器中，块内地址放在地址位中，寄存器内容和地址位结合，就能达到要求了。
11.何谓指令格式的优化?简要列举包括操作码和地址码两部分的指令格式优化可采用的各种途径和思路。
答：指令格式的优化指如何用最短位数表示指令的操作信息和地址信息，使程序中指令的平均字长最短。
①操作码的优化采用Huffman编码和扩展操作码编码。②对地址码的优化：采用多种寻址方式;
采用0、1、2、3等多种地址制; 在同种地址制内再采用多种地址形式，如寄存器-寄存器型、寄存器-主存型、主存-主存
型等; 在维持指令字在存储器内按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度
13.设计RISC机器的一般原则及可采用的基本技术有那些?
答：一般原则：(1)确定指令系统时，只选择使用频度很高的指令及少量有效支持操作系统，高级语言及其它功能的指令；(2)减少寻址方式种类，一般不超过两种；(3)让所有指令在一个机器周期内完成；(4)扩大通用寄存器个数，一般不少于32个，尽量减少访存次数；(5)大多数指令用硬联实现，少数用微程序实现(6)优化编译程序，简单有效地支持高级语言实现。
基本技术：(1)按RISC一般原则设计，即确定指令系统时，选最常用基本指令，附以少数对操作系统等支持最有用的指令，使指令精简。编码规整，寻址方式种类减少到1、2种(2)逻辑实现用硬联和微程序相结合。即大多数简单指令用硬联方式实现，功能复杂的指令用微程序实现。(3)用重叠寄存器窗口。即：为了减少访存，减化寻址方式和指令格式，简单有效地支持高级语言中的过程调用，在RISC机器中设有大量寄存嚣，井让各过程的寄存器窗口部分重叠。(4)用流水和延迟转移实现指令，即可让本条指令执行与下条指令预取在时间上重叠。另外，将转移指令与其前面的一条指令对换位置，让成功转移总是在紧跟的指令执行之后发生，使预取指令不作废，节省一个机器周期(5)优化设计编译系统。即尽力优化寄存器分配，减少访存次数。不仅要利用常规手段优化编译，还可调整指令执行顺序，以尽量减少机器周期等。
简要比较CISC机器和RISC机器各自的结构特点，它们分别存在哪些不足和问题?为什么说今后的发展应是CISC和RISC的结合?
答：CISC结构特点：机器指令系统庞大复杂。RISC结构特点：机器指令系统简单，规模小，复杂度低。
CISC的问题：(1)指令系统庞大，一般200条以上；(2)指令操作繁杂，执行速度很低；(3)难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长，太复杂(4)由于指令系统庞大，指令的使用频度不高，降低系统性能价格比，增加设计人员负担。
RISC的问题：(1)由于指令少，在原CISC上一条指令完成的功能现在需多条RISC指令才能完成，加重汇编语言程序设计负担，增加了机器语言程序长度，加大指令信息流量。(2)对浮点运算和虚拟存储支持不很强。(3)RISC编译程序比CISC难写。
由于RISC和CISC各有优缺点,在设计时，应向着两者结合，取长补短方向发展。
1.简要举出集中式串行链接，定时查询和独立请求3种总线控制方式的优缺点。同时分析硬件产生故障时通讯的可靠性。
答：串行链接:优：(1)选择算法简单。(2)控制线数少，只需要3根，且不取决于部件数量。
(3)可扩充性好。缺：(1)对“总线可用”线及其有关电路失效敏感。(2)灵活性差，如果高优
先级的部件频繁要求使用总线，离总线控制器远的部件就难以获得总线使用权。(3)“总线可用”信号顺序脉动地通过各个部件，总线的分配速度慢。(4)受总线长度的限制，增减和移动部件受限制
定时查询：优：1)灵活性强，部件的优先次序由程序控制。(2)可靠性高，不会因某个部件
失效而影响其它部件使用总线。缺：(1)总线的分配速度不能很高。(2)控制较为复杂。(3)控
制线数多，需要2+log2N根。(4)可扩充性差。
独立请求：优：1)灵活性强，部件的优先次序由程序控制。(2)能方便地隔离失效部件的
请求。(3)总线的分配速度快缺：(1)控制较为复杂。(2)控制线数多，要控制N个设备，需要
有2N+1根控制线。
4.简述字节多路，数组多路和选择通道的数据传送方式。答: 字节多路通道适用于连接大量的像光电机等字符类低速设备。这些设备传送一个字符
(字节)的时间很短，但字符(字节)间的等待时间很长。通道“数据宽度”为单字节，以字节
交叉方式轮流为多台设备服务，使效率提高。字节多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。
数组多路通道适合于连接多台象磁盘等高速设备。这些设备的传送速率很高，但传送开
始前的寻址辅助操作时间很长。通道“数据宽度”为定长块，多台设备以成组交叉方式工作
，以充分利用并尽可能重叠各台高速设备的辅助操作时间。传送完K个字节数据，就重新选择下个设备。数组多路通道可有多个子通道，同时执行多个通道程序。选择通道适合于连接象磁盘等优先级高的高速设备，让它独占通道，只能执行一道通道
程序。通道“数据宽度”为可变长块，一次将N个字节全部传送完，在数据传送期只选择一次设备。
1.多处理机在结构、程序并行性、算法、进程同步、资源分配和调试上与并行处理机有什么
差别？
答：多处理机与并行处理机的主要差别是并行性的等级不同。（1）结构灵活性。多处理机制结构灵活性高于并行处理机。（2）程序并行性。并行处理机是操作级并行，并行性仅存在于指令内部，识别比较容易，由程序员掌握程序并行性的开发;多处理是指令、任务、作业并行，并行性主要存在于指令外部，另外还存在于指令内部，识别比较困难，必须利用多种途径开发程序的并行性。（3）并行任务派生。并行处理机工作能否并行工作由指令决定，多处理机必须有专门指令指明程序能否并行执行，派生的任务数是动态变化的。（4）进程同步。并行处理机的进程同步是自然的，而多处理机必须采取同步措施。（5）资源分配和任务调度。多处理机的资源分配和任务调度比并行处
理机复杂得多。
2.多处理机有哪些基本特点？发展这种系统的主要目的可能有哪些？多处理着重解决哪些技术问题？
答○多处理机的基本特点多处理机具有两台以上的处理机,在操作系统控制下通过共享的主存或输入/输出子系统
或高速通讯网络进行通讯.结构上多个处理机用多个指令部件分别控制,通过机间互连网络通
讯;算法上不只限于处理向量数组,还要实现更多通用算法中的并行;系统管理上要更多地靠
软件手段,有效解决资源分配和管理,特别是任务分配,处理机调度,进程的同步和通讯等问题.
○使用多处理机的目的: 一是用多台处理进行多任务处理协同求解一个大而复杂的问题来提高速度,二是依靠冗余的处理机及其重组来提高系统的可靠性,适应性和可用性.
○多处理着重要解决的技术问题: （1）硬件结构上，如何解决好处理机、存储器模块及I/O子系统间的互连。（2）如何最大限度开发系统的并行性，以实现多处理要各级的全面并行。（3）如何选择任务和子任务的大小，即任务的粒度，使并行度高，辅助开销小。（4）如何协调好多处理机中各并行执行任务和进程间的同步问题。（5）如何将任务分配到多处理机上，解决好处理机调度、任务调度、任务调度和资源分配，防止死锁。（6）一旦某个处理发生故障，如何对系统进行重新组织，而不使其瘫痪。（7）多处理机机数增多后，如何能给编程者提供良好的编程环境，减轻程序的复杂性。4.说明4＊4交叉开关组成的两级16*16交叉开关网络虽节省了设备，但它是一个阻塞式网络。
答16*16交叉开关网络需要256个开关结点，每个结点中选1的多路裁决和选择电路。采用4×4的交叉开关构成的二级交叉开关网络，共需要16×8=128个开关结点，每个结点只需
要4中选1的多路裁决和选择电路，节省了设备。但它是一个阻塞式网络。因为第1级每4个输入端中只能有一个连到第2级的一个输入端，而第2级的这个输入端本可以对应4个输出端的某一个。这就意味着，当第1级4个输入端中的某一个连到了最终的某个输出端时，第1级同组内
其它3个输入端由于有路径冲突，就不能同时将信息传送到第2级输出相应的另外3个输出端上，而采用16×16的一级交叉开关就不存在这种问题。
1、简述脉动阵列结构的特点。
答：（1）结构简单，规整，模块化强，可扩充性好；（2）处理单元间数据通信距离短，规则，使数据流和控制流的设计，同步控制均简单规整；（3）脉动阵列机中各处理单元同时运算，并行性极高，可通过流水获得很高的吞吐率；（4）输入数据被多个处理单元重复使用，减轻阵列与外界I/O通信量，降低系统对内存和I/O系统频宽的要求。（5）脉动阵列结构的构形与特定任务和算法密切相关，具有专用性，限制了应用范围。
8.为进行智能信息处理,智能计算机就具有哪些功能,从系统结构上怎样来支持这些功能的实
现?
答: 智能机是具有智能的高性能计算机.它是一个知识信息的处理系统.智能机能不断地
学习,积累,完善知识,利用知识进行推理,判断和求解问题.它有大容量的知识库,有高度并行
处理,多重处理和分布处理能力的多个处理机,是一种结构动态可变,易于扩充的开放式系统,
提供有良好的人-机界面和多种智能接口.智能机中3个重要的组成部分是知识库机,推理机和智能接口处理机.
2、什么叫控制驱动、数据驱动、需求驱动？答：控制流驱动:即指令的执行是在PC(程序计数器)的控制下，按照事先指定的序列进
行的,指令的执行顺序隐含在控制流中。
数据流驱动:即指令的执行是按照数据相关和资源可用性确定的序列进行的，指令的执行
基本上是无序的。只要一条指令所需的操作数全部就绪,就可以被激发并执行。
需求驱动:即指令的执行是按照数据需求确定的序列进行的。
3、什么叫大规模并行处理机MPP?什么叫机群系统？
答：MPP是大规模并行处理机，指用数百万个高性能，低成本的RISC微处理器通过互联
网络互连，组成的SIMD或MIMD系统。
机群系统是将多个高性能工作站或高档微型计算机使用高速通信网络加以互连组成系统
7、静态和动态数据流机的主要区别在哪里？
答：（1）静态数据流机的数据令牌无标号。动态数据流机的数据令牌有标号；
（2）静态数据流任意给定时刻当结点操作时每条弧上只能有一个数据令牌、动态数据流
机中，任何一条弧上可出现多个不带目标号的数据令牌；
（3）静态数据流机中必须设控制令牌以满足要求，动态数据流机中不必须投控制令牌，
因为令牌有识别时间、先后关系的标号；
（4）静态数据流机不支持递归的并发激活，只支持一般循环，动态数据流机支持递归的并发激活；（5）静态数据流机不需硬件完成标记的匹配，动态数据流机需要硬件将标记附加在数据令牌上，并完成对标记的匹配工作。
计算机系统结构模拟试题(5)
计算机组成原理模拟试题（2） 一、填空题:04分，每题02分 1、X=-0.1001 ［X］原=_____________ [X］补=_____________［-X］补=_____________ Y=0.0101 ［Y］原=_____________ ［Y］补=_____________ [-Y］补=_____________ ［X+Y］补=_____________ 2、对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是字符数据的每个字符的_____________码，输出(包括显示或打印)的则是每个字符的_____________，设备中的字符发生器的主要功能是解决从字符的_____________码和字符的_____________间的对应关系。 二、单选题:20分，每题02分 3、32 x 32点阵汉字的机内编码需要。 A: 16个字节 B: 32个字节 C: 32×2个字节 D: 32×4个字节 4、某机字长32位，采用原码定点整数表示，符号位为1位，数值位为31位，则可表示的最大正整数为，最小负整数为。 A: B: C: D: 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过来实现。 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是。 A: 运算过程中最高位产生了进位或借位 B: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围 D: 寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有。 A: PC、IP B: PC、IR C: IR、IP D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 B: 地址线为32根，数据线为16根
北邮高级计算机系统结构实验二三四五
实验二指令流水线相关性分析 ·实验目的 通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。 ·实验原理： 指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。相关影响流水线性能。·实验步骤 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： （1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。指出程序中出现上述现象的指令组合。 （2）考察增加浮点运算部件对性能的影响。 （3）考察增加forward部件对性能的影响。 （4）观察转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销。 ·实验过程 一．使用WinDLX模拟器，对做如下分析： } 浮点加、乘、除部件都设置为1，浮点数运算部件的延时都设置为4，如图1： 图1 初始设置 将和加载至WinDLX中，如图2示。
图2 加载程序 1.观察程序中出现的数据/控制/结构相关；指出程序中出现上述现象的指令组合。 1）数据相关 点击F7，使程序单步执行，当出现R-Stall时停止，运行过程中出现下图3所示，输入整数6。 图3 输入整数6 @ 打开Clock Diagram，可以清楚的看到指令执行的流水线如图4所示。 图4 指令流水线 双击第一次出现R-Stall的指令行，如图5所示。
图5 指令详细信息 对以上出现的情况分析如下： 程序发生了数据相关，R-Stall（R-暂停）表示引起暂停的原因是RAW。 lbu r3,0×0(r2) 要在WB周期写回r3中的数据；而下一条指令 & seqi r5,r3,0×a 要在intEX周期中读取r3中的数据。 上述过程发生了WR冲突，即写读相关。为了避免此类冲突， seq r5,r4,0×a的intEX指令延迟了一个周期进行。 由此，相关指令为： 2）控制相关 由图6可以看出，在第4时钟周期：第一条指令处于MEM段，第二条命令处于intEX段，第三条指令出于aborted状态，第四条命令处于IF段。 图 6 指令流水线 }
《计算机系统结构》复习题
计算机系统结构复习 填空（15*1分），选择（15*1分），简答题（5/6 30分），综合题（4*10分） 1、从使用语言角度，可将系统按功能划分为多层次机器级结构，层次结构分别是：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、各机器级的实现主要靠翻译和解释或两者结合进行。翻译是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。解释则是在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器上的一条语句或指令的功能，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。 3、计算机系统结构在计算机系统机器级层次中指传统机器级的系统结构。 4、计算机系统结构研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，为机器语言、汇编语言程序设计或编译程序生成系统提供使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到的遵循的计算机属性。 5、计算机系统结构的属性包括： 1.数据表示、2.寻址方式、3.寄存器组织、4.指令系统、5.存储系统组织、6.中断机构、7.系统机器级的管态和用户态的定义和切换、8.机器级的I/O 结构、9.系统各部分的信息保护方式和保护机构等。 6、机器透明性：指相对于每一机器级设计人员，都客观存在的功能或属性看不到的现象，称相对于此级设计人员来说，这些功能或属性是具有透明性，即透明的。 7、计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于机器级内部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各部件间的联系。 8、计算机组成设计要解决的问题是在所希望达到的性能和价格下，怎样更好、更合理地把各种设备各部件组织成计算机，来实现所确定的系统结构。 9、当前，计算机组成设计主要是围绕提高速度，着重从提高操作的并行度、重叠度，以及功能的分散和设置专用功能部件来进行的。 10、计算机组成设计要确定的方面一般应包括： 1.数据通路宽路、2.专用部件的设置、3.各种操作对部件的共享程度、4.功能部件的并行度、5.控制机构的组成方式、6.缓冲和排队技术、7.预估预判技术、8.可靠性技术等。 11、计算机实现指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。 13、软、硬件取舍的三个基本原则是： （1）.考虑在现有硬件、器件(主要是逻辑器件和存储器)条件下，系统要有高的性能价格比，主要从实现费用、速度和其他性能要求来综合考虑。 （2）.考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用。 （3）.从“软”的角度考虑如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持。 14、程序在系统上运行的时间应该是衡量机器时间（速度）性能最可靠的标准。 15、计算机性能通常用峰值性能及持续性能来评价。峰值性能是指在理想情况下计算机系统可获得的最高理论性能值，它不能反映出系统的实际性能。
计算机系统结构基本习题和答案
计算机系统结构基本习题和答案 填空题 1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。 2、计算机系统结构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，微程序机器级）。 3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。 4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。 5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。 6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。 7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。 8、微指令由（硬件）直接执行。 9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。 10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。 11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。 12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。 13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。 14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。 15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。 16、设计何种系列机属于（计算机系统结构），系列机内不同型号计算机的组织属于（计算机组成）。 17、是否采用通道方式输入输出的确定属于（计算机系统结构），通道采用结合型还是独立型属于（计算机组成）。 18、对PDP-11或VAX-11来说，单总线结构属于（计算机系统结构），其机器级的I/O连接和使用方式属于（计算机组成）。 19、由于计算机组成和计算机实现关系密切，有人称它们为（计算机实现），即计算机系统的（逻辑实现）和（物理实现）。 20、计算机系统结构可有（由上而下）、（由下而上）和（由中间开始）三种不同的设计思路。 21、“由中间开始”设计的“中间”是指（层次结构中的软硬交界面），目前多数是在（传统机器级）与（操作系统级）之间。 22、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）、（数据流计算机）四种不同的结构。 23、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（系统瓶颈部件上
计算机系统结构模拟试题5
计算机组成原理模拟试题（2）一、填空题:04分，每题02分 =_____________ [X］补=_____________补-X］［1、 X=-0.1001 ［X］原 =_____________ =_____________ =_____________ [-Y］补Y］原=_____________ ［］补 Y=0.0101 ［Y ］补=_____________ ［X+Y对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是 字符数据的每个字符的、 2，设备中的字符_____________(包括显示或打印)的则是每个字 符的码，输出_____________间的对应关_____________发生器的主要功能是解决从字符的 _____________码和字符的系。分二、单选题:20分，每题02 。3、 32 x 32点阵汉 字的机内编码需要 A: 16个字节 B: 32个字节 2个字节 C: 32×个字节 D: 32×4位，则可表示位，数值位为314、某机字长32位，采 用原码定点整数表示，符号位为1 。，最小负整数为的最大正整数为 A: B: C: D: 来实现。 5、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过 A: 原码运算的二进制减法器 B: 补码运算的二进制减法器 C: 补码运算的十进制加法器 D: 补码运算的二进制加法器 。 6、在浮点数运算中产生溢出的原因是运算过程中最高位产生了进位或借位 A: 参加运算的操作数超出了机器的表示范围B: C: 运算的结果的阶码超出了机器的表示范围寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 D: 。 7、无论如何划分计算机的功能部件，控制器部件中至少含有 IP A: PC、 IR B: PC、、IP C: IR D: AR、IP 8、某存储器容量为32K×16位，则 A: 地址线为16根，数据线为32根 根16根，数据线为32地址线为B: C: 地址线为15根，数据线为16根 D: 地址线为15根，数据线为32根 9、在统一编址方式下，存储单元和I/O设备是靠指令中的来区分的。
计算机体系结构实验报告二
实验二结构相关 一、实验目得: 通过本实验,加深对结构相关得理解,了解结构相关对CPU性能得影响。 二、实验内容: 1、用WinDLX模拟器运行程序structure_d、s 。 2、通过模拟,找出存在结构相关得指令对以及导致结构相关得部件。 3、记录由结构相关引起得暂停时钟周期数,计算暂停时钟周期数占总执行 周期数得百分比。 4、论述结构相关对CPU性能得影响,讨论解决结构相关得方法。 三、实验程序structure_d、s LHI R2, (A>>16)&0xFFFF 数据相关 ADDUI R2, R2, A&0xFFFF LHI R3, (B>>16)&0xFFFF ADDUI R3, R3, B&0xFFFF ADDU R4, R0, R3 loop: LD F0, 0(R2) LD F4, 0(R3) ADDD F0, F0, F4 ;浮点运算,两个周期,结构相关 ADDD F2, F0, F2 ; < A stall is found (an example of how to answer your questions) ADDI R2, R2, #8 ADDI R3, R3, #8 SUB R5, R4, R2 BNEZ R5, loop ;条件跳转 TRAP #0 ;; Exit < this is a ment !! A: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 B: 、double 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 四、实验过程 打开软件,load structure_d、s文件,进行单步运行。经过分析,此程序一 次循环中共有五次结构相关。(Rstall 数据相关Stall 结构相关) 1)第一个结构相关:addd f2,,f0,f2 由于前面得数据相关,导致上一条指令addd f0,f0,f4暂停在ID阶段,所以下一条指令addd f2,,f0,f2发生结构相关,导致相关得部件:译码部件。
(完整版)计算机系统结构复习题(附答案)范文
计算机系统结构复习题和重点（附答案） 一、单项选择题 1．实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（） A．编译程序解释B．编译程序翻译 C．汇编程序解释D．汇编程序翻译 2．系列机软件必须保证（） 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 3．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是（）A．56个B．63个 C．64个D．84个 4．在IBM370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（）A．“执行”指令B．“程序调用”指令 C．“比较与交换”指令D．“测试与置定”指令 5．关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误 ．．的是（） A．集中式定时查询，所有部件共用同一条“总线忙”线 B．集中式定时查询，所有部件都用同一条“总线请求”线 C．集中式独立请求，所有部件都用同一条“总线请求”线 D．集中式串行链接，所有部件都用同一条“总线请求”线 6．磁盘外部设备适合于连接到（） A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道 7．在Cache存储器中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 8．在指令级高度并行的超级处理机中，下列叙述正确的是（） A．超标量处理机利用资源重复，要求高速时钟机制 B．超流水线处理机利用资源重复，要求高速时钟机制 C．超标量处理着重开发时间并行性，要求高速时钟机制 D．超流水线处理机着重开发时间并行性，要求高速时钟机制 9．间接二进制n方体网络是一种（） A．多级立方体网络B．多级全排列网络
2010年4月自考计算机系统结构试题及答案
全国2010年4月自学考试计算机系统结构试题 课程代码：02325 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均不得分。 1．在计算机系统结构设计中，提高软件功能实现的比例可( ) A．提高解题速度B．减少需要的存储器容量 C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比 2．浮点数表示的尾数的基r m=16，尾数长度p=8，可表示的规格化最大正尾数的值是( ) A．1／256 B．1／2 C．15／16 D．255／256 3．下列数据存储空间为隐含寻址方式的是( ) A．CPU中的通用寄存器B．主存储器 C．I／O接口中的寄存器D．堆栈 4．当计算机系统执行通道程序完成输入输出工作时，执行通道程序的是( ) A．CPU B．通道 C．CPU和通道D．指定的外设 5．下列有关中断的叙述正确的是( ) A．中断响应的次序是由硬件决定的B．中断处理的次序是由硬件决定的 C．中断处理的次序是不可改的D．中断响应的次序是可灵活改变的 6．与虚拟存储器的等效访问速度无关 ．．的是( ) A．访存页地址流B．页面替换算法 C．主存的容量D．辅存的容量 7．非线性流水线的特征是( ) A．一次运算中使用流水线中的多个功能段 B．一次运算中多次使用流水线中的某些功能段 C．流水线中某些功能段在各次运算中的作用不同 D．流水线的各功能段在不同的运算中可以有不同的连接 8．属于集中式共享存储器结构的SIMD计算机是( ) A．ILLIAC IV B．BSP C．CM-2 D．MP-1 1
计算机系统结构模拟题
《计算机系统结构》模拟题 一．判断是非题,对的打√，错的打× 1.系列机是指由一个厂家生产的具有相同组成，但具有不同系统结构和实现的一系列不同型号的机器。 （ × ） 2.Cray 1向量处理机中，由于每个向量寄存器的长度为64，当实际需要处理的向量长度大于64时，它就不能够处理了。 （ × ） 3.按照Flynn 分类法，Illiac IV 阵列处理机是MIMD 计算机。 （ × ） 4.多级混洗交换网络是阻塞网络。 （ √ ） 二．填空题 1．多机系统的互连网络的通信模式可分为4种，其中，一对一的通信模式称为____单播_____模式，一对全体的通信模式为_____广播____模式，多对多的通信模式为____会议_____模式。 2．SIMD 计算机和流水线向量处理机都可以执行向量指令，前者采用___资源重复______并行性，后者采用___时间重叠______并行性。 3．系列机软件兼容必须做到___向后_____兼容，力争做到___向上_____兼容。 4．流水线消除瓶颈段的方法有____细分_____和____重复设置瓶颈段（可交换次序）_____2种方法。 5．设通道数据传送过程中，选择一次设备的时间为 s T ，传送一个字节的时间为D T ，则字 节多路通道最大流量等于____ D s T T 1 _____。 6．Illiac IV 8×8阵列中，网络直径为____7_____。 7．对堆栈型替换算法，增大分配给程序的___主存页面______，对第一级存储器的命中率就会单调____上升_____。 8．从网络的任何结点看，若网络拓扑结构都是相同的，则称这样的网络是___对称______网络。 三．单项选择题 1.在计算机系统层次结构中，从下层到上层，各层相对顺序正确的是（ B ）。 A.汇编语言机器级－操作系统机器级－高级语言机器级 B.微程序机器级－传统机器语言机器级－汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级－高级语言机器级－汇编语言机器级 D.汇编语言机器级－应用语言机器级－高级语言机器级 2．Illiac IV 阵列处理机中，PE 之间所用的互连函数是（ A ）。
计算机系统结构试题及答案
计算机系统结构复习题 单选及填空： 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计（top-down） 2、由下往上的设计（bottom-up） 3、从中间开始（middle-out） Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类： （1）单指令流单数据流 （2）单指令流多数据流 （3）多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释： 虚拟机：用软件实现的机器叫做虚拟机，但虚拟机不一定完全由软件实现，有些操作可以由硬件或固件（固件是指具有软件功能的固件）实现。 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计算机。 兼容机：它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线：指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：指各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率：在单位时间流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度：
是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度： 是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量： 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。 超流水：在一个时钟周期分时流出多条指令。 多级存储层次： 采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，各存储器之间一般满足包容关系，即任何一层存储器中的容都是其下一层（离CPU更远的一层）存储器中容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。 写直达法： 在执行写操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法： 只把信息写入Cache中相应块，该块只有被替换时，才被写回主存。 集中式共享多处理机： 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成，各处理器共享一个集中式的物理存储器，这个主存相对于各处理器的关系是对称的， 分布式共享多处理机： 它的共享存储器分布在各台处理机中，每台处理机都带有自己的本地存储器，组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址，在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起，每台处理机除了能访问本地存储器外，还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性： 多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议： 在处理器对某个数据项进行写入之前，它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议： 当一个处理器对某数据项进行写入时，它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群：是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构
计算机系统结构考试题库及答案
计算机系统结构试题及答案 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选 或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯?诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取 出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、 中规模集成电路）作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超 大规模集成电路）作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、 LRU算法、随机替换）。
13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高 速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的（SRAM）组成。 16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工）。 17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式）反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控 制方式）。 20.CPU的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制 方式）。 21.EPROM是指（光擦可编程只读存储器）。 22.MOS半导体存储器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷 新）操作，外围电路复杂，速度慢。 23.MOS半导体存储器中，（SRAM）的外围电路简单，速度（快），但 其使用的器件多，集成度不高。 24.RISC的几个要素是（一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化）。
计算机系统结构总复习题
一、单项选择题 1、直接执行微指令的是( ) A．汇编程序B．编译程序 C．硬件D．微指令程序 2、对系统程序员不透明的应当是( )。 A．Cache存贮器B．系列机各档不同的数据通路宽度C．指令缓冲寄存器D．虚拟存贮器 3、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 4、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 5、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( )。A．计算机软件所要完成的功能B．计算机硬件的全部组成 C．编程要用到的硬件组织D．计算机各部件的硬件实现 6、计算机组成设计不考虑( )。 A．专用部件设置B．功能部件的集成度 C．控制机构的组成D．缓冲技术 7、以下说法中，不正确的是( )。 软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会： A．提高解题速度B．提高硬件利用率 C．提高硬件成本D．减少所需要的存贮器用量 8、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 9、下列说法中不正确的是( )。 A．软件设计费用比软件重复生产费用高 B．硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现 C．硬件的生产费用比软件的生产费用高 D．硬件的设计费用比软件的设计费用低 10、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11、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( )。 A．传统机器语言级与操作系统机器级之间 B．传统机器语言级与微程序机器级之间 C．微程序机器级与汇编语言机器级之间 D．操作系统机器级与汇编语言机器级之间 12、系列机软件应做到( )。 A．向前兼容，并向上兼容 B．向后兼容，力争向上兼容
计算机系统结构(复习题)
《计算机系统结构》复习题（一） 一、单项选择题 1．同号相减或异号相加，阶差为1，只需要设置位警戒位。【】A．0 B. 1 C. 2 D. 3 2．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【】A．传统机器级B．高级语言机器级 C．应用语言机器级D．汇编语言机器级 3．以下不．是设计RISC的原则的是【】A．指令多用硬联控制实现 B．指令条数多，通常超过100条 C．指令寻址方式一般不超过两种 D．所有指令都在一个机器周期内完成 4. 下列操作码的编码方法中，操作码平均长度最短的是：【】 A、固定长编码 B、Huffman编码 C、不等长扩展编码 D、等长扩展编码 5．在采用延迟转移技术时，在以下几种调度方法中，效果最好的是哪一种方法【】 A.将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中 B.将转移目标处的那条指令调度到延迟槽中 C.将转移不发生时该执行的那条指令调度到延迟槽中 D.在延迟槽中填入NOP空操作指令 6．在以下输入输出控制器的管理方式中，外设的工作速度对计算机性能影响最小的是 【】 A. 程序控制轮询方式 B. 程序控制中断方式 C. 直接存储器访问方式 D. I/O处理机方式 7. 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【】 A．传统机器级B．高级语言机器级 C．应用语言机器级D．汇编语言机器级 8．多处理机的互连方式采用总线形式的优点是【】 A.硬件成本低且简单 B.适用于处理机机数较多的场合 C.有很高的潜在通信速率 D.不便于改变系统硬件设置 9．浮点数尾数基值r m=8，尾数数值部分长6位，可表示规格化正尾数的个数是【】A．56个B．63个 C．64个D．84个
计算机系统结构模拟题
《计算机系统结构》模拟题（补）一．单项选择题 1. SIMD是指（）。 A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2. 磁盘外部设备适合于连接到（）。 A．字节多路通道B．数组多路通道或选择通道 C．选择通道或字节多路通道D．数组多路通道或字节多路通道 3. 下列（）存储设备不需要编址。 A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 4.多处理机的各自独立型操作系统( )。 A.要求管理程序不必是可再入的 B.适合于紧耦合多处理机 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5.输入输出系统硬件的功能对( )是透明的。 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 6. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（）。 A．编译程序解释B．编译程序翻译 C．汇编程序解释D．汇编程序翻译 7.全相联地址映象是指( )。 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，而组任何虚页可以装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组是固定装入 8.( )属于MIMD系统结构。 A.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 B.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机 D.阵列处理机
9.设16个处理器编号分别为0，1，2，…，15用Cube3互联函数时，第10号处理机与第( ) 号处理机相联。 A.11 B.8 C.14 D.2 10.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( )。 A.可获得高的吞吐率和效率 B.流水线的效率和吞吐率恶化 C.出现瓶颈 D.可靠性提高 11．流水线的技术指标不包括( )。 A.响应比 B.吞吐率 C.加速比 D.效率 12．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，方法最好是（）。 A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. Huffman编码法 D. 以上编码都不是 13．RISC 计算机的指令系统集类型是 ( ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 14．相联存储器的访问方式是( )。 A．先进先出顺序访问B．按地址访问 C．无地址访问D．按容访问 15．存储器读写速率越高，每位的成本也越高，存储容量也小。解决这一问题的主要方法是采用( )。 A．多级存储体系结构B．并行存储器 C． Cache D．缓冲技术 16．计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。 A.汇编语言机器级---操作系统机器级---高级语言机器级 B.微程序机器级---传统机器语言机器级---汇编语言机器级 C.传统机器语言机器级---高级语言机器级---汇编语言机器级 D. 汇编语言机器级---应用语言机器级---高级语言机器级 17．对系统程序员不透明的是（）。 A.Cache 存储器 B.系列几各档不同的数据通路宽度 C.指令缓冲寄存器 D.虚拟存储器 18．在计算机系统设计中，比较好的方法是（）。
北邮计算机系统结构实验报告-实验一到五-WINDLX模拟器
北京邮电大学 实验报告 课程名称计算机系统结构 计算机学院03班 王陈(11)
目录 实验一WINDLX模拟器安装及使用......................................... 错误!未定义书签。 ·实验准备................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验内容及要求.................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验二指令流水线相关性分析 ............................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验三DLX处理器程序设计 .................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 A.向量加法代码及性能分析 ................................................... 错误!未定义书签。 B.双精度浮点加法求和代码及结果分析 .............................. 错误!未定义书签。 ·实验总结............................................................................. 错误!未定义书签。实验四代码优化 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会........................................................... 错误!未定义书签。实验五循环展开 ....................................................................... 错误!未定义书签。 ·实验目的............................................................................. 错误!未定义书签。 ·实验环境................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验原理................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验步骤................................................................................ 错误!未定义书签。 ·实验过程............................................................................. 错误!未定义书签。 矩阵乘程序代码清单及注释说明........................................... 错误!未定义书签。 相关性分析结果........................................................................... 错误!未定义书签。 增加浮点运算部件对性能的影响........................................... 错误!未定义书签。 增加forward部件对性能的影响 ............................................ 错误!未定义书签。 转移指令在转移成功和转移不成功时候的流水线开销 .. 错误!未定义书签。 ·实验总结+实习体会+课程建议......................................... 错误!未定义书签。
《计算机体系结构》期末复习题标准答案
《计算机体系结构》期末复习题答案
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《计算机体系结构》期末复习题答案 系别_________ 班级_________ 姓名__________ 学号__________ 一、填空题（每空1分） 1.按照弗林（Flynn）分类法，计算机系统可以分为4类：SISD计算机、（SIMD计算机）、（MISD计算机）和（MIMD计算机）。 2. 改进之后的冯?诺依曼计算机的只要特点是存储器为中心，总线结构，分散控制。 3. 当前计算机系统中的存储系统是一个层次结构，其各层分别为：（通用寄存器，高速缓存，主存，辅存，脱机大容量存储器）。 4.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种，它们分别是：（全向量方式，直接相联方式，组相联方式）。 5.虚拟存储器的三种管理方式是（段式管理，页式管理和段页式管理）。 6.目前计算机中常用数据有（用户定义数据，系统数据和指令数据）三种类型。 7.通常可能出现的流水线的相关性有（资源相关，数据相关和控制相关）。 8.解决中断引起的流水线断流的方法有（不精确断点法和精确断点法）。 9.目前向量处理机的系统结构有两种：（存储器－存储器型和寄存器－寄存器型）。 10.通用计算机基本指令分为5类，它们分别是：（数据传送类，运算类，程序控制类，输入输出类，处理机控制和调试类）。 11．执行指令x1=x2+x3；x4=x1-x5会引起（RAW）类型的数据相关，执行指令x5=x4*x3；x4=x0+x6会引起（W AR）类型的数据相关，执行指令x6=x1+x2；x6=x4*x5会引起（WA W）类型的数据相关。 12．多计算机网络中，通常出现的4种通信模式是（单播模式，选播模式，广播模式和会议模式）。 13.传统的冯?诺依曼计算机是以控制驱动方式工作，以数据驱动方式工作的典型计算机是（数据流计算机），以需求驱动方式工作的典型计算机是（归约机），以模式匹配驱动方式工作的典型计算机是（人工智能计算机）。 二、名词解释（每题2分） 1.计算机体系结构： 计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性。 2.系列机： 所谓系列机是指同一厂家生产的具有相同的系统结构，但采取了不同的组成和实现的技术方案，形成了不同型号的多种机型。 3.模拟: 模拟是指用软件的方法在一台计算机上，实现另一台计算机的指令系统，被模拟的机器是不存在的，称为虚拟机，执行模拟程序的机器称宿主机。 4.程序的局部性原理: 程序访问局部性原理说明了计算机在程序执行过程中呈现出的一种规律，即程序往往重