计算机体系结构终版.docVIP

一、名词解释 1、计算机体系结构：计算机体系结构是程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。(Amdahl提出的系统结构实际上指传统机器语言级程序员所能看到的计算机属性。)　本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性（transparency）在一个计算机系统中，低层机器的属性对高层机器的程序员往往是透明的，如传统机器级的概念性结构和功能特性，对高级语言程序员来说是透明的。软件兼容有（向上兼容）和（向下兼容）之分，又有（向前兼容）和（向后兼容）之分。系列机软件必须保证（向后兼容），力争（向上兼容）。.?软件兼容：同一个软件可以不加修改第运行于体系结构相同的各档及其，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间不同。、子块放置技术：把Cache块进一步划分为更小的块(子块)，并给每个子块赋予一位有效位，用于指明该子块中的数据是否有效。Cache与下一级存储器之间以子块为单位传送数据。但标识仍以块为单位 、请求字优先：调块时，从请求字所在的位置读起。这样，第一个读出的字便是请求字。将之立即发送给CPU 1、cache降低失效率的几种方法 2、减少失效开销技术 (让读失效优先于写 (子块放置技术 (请求字处理技术 (非阻塞Cache技术 (采用两级Cache —255页中的交换函数和均匀洗牌函数 6、在多个处理器中用来维护一致性的协议称为Cache一致性协议 7、流水线性能指标：吞吐率、加速比、效率 三、简答问答题 1、计算机系统结构、计算机组成、计算机实现之间的关系： 计算机系统结构指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。 计算机组成：指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的关系。 计算机的实现：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，模块、插件、底板的划分与连接，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主导作用。 2、并行性：从处理数据的角度并行性从低到高分为：a、字串位串：每次只对一个字的一位进行处理。这是最基本的串行处理方式，不存在并行性 b、字串位并：同时对一个字的全部位进行处理，不同字之间是串行的。已开始出现并行性。 c、字并位串：同时对许多字的同一位进行处理，这种方式具有较高的并行性。 d、全并行：同时对许多字的全部位或部分位进行处理，这是最高一级的并行。从执行角度来看，并行性从低到高依次分为：a、指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行。b、指令级并行：并行执行两条或两条以上的指令。c、线程级并行：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。d、任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务，以子程序或进程为调度单元。e、作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。 3、提高并行性的技术途径：（1）时间重叠：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，以加快硬件周转而赢得速度。2）资源重复：通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。（3）资源共享：是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。（1）最低耦合：除通过某种中间存储介质之外，各计算机之间没有物理连接，也无共享的联机硬件资源。（2）松散耦合：通过通道或通信线路实现计算机间互连，共享某些外围设备，机间的相互作用是在文件或数据集一级进行。（3）紧密耦合：机间物理连接的频带较高，往往通过总线或高速开关实现互连，可以共享主存。 (1) 在CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 (2) CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。 (3) CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。 (4) CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。 (5) 在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。 6、设计RISC原则 (1)选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令； (2)每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成； (3)所有指令长度均相同； (4)只有Load和Store操作指令才访问存储器; (5)其它指令操作均在寄存器之间进行； (6)以简单有效的方式支持高级语言。 7、指令流水线特点： (1) 流水线把一个处理过程分解成若干个子过程，