计算机系统结构复习题 .pdfVIP

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【简答题】

传统的存储程序计算机的主要特征是什么?存在的主要问题是什么？目前计算机系统是如何

改进的?

正确答案:

解：

主要特征：

（1)机器以运算器为中心;

(2)采用存储程序原理；

（3）存储器是按地址访问的、线性编址的空间；

（4）控制流由指令流产生;

(5)指令由操作码和地址码组成；

(6）数据以二进制编码表示,采用二进制运算。

主要问题和改进：

(1)问题：以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制,导致慢速输入输出操作占

用快速运算器矛盾，影响运算器效率发挥。

改进:各种分布式的I/O处理或输入输出方式如程序控制、DMA(直接存储器访问）方式、

I/O处理机等。

（2）问题:数据和指令存放在同一存储器中，自我修改程序是难以编制、调试和使用的,不

利于指令执行的重叠和流水。

改进：通过存储管理硬件的支持，由操作系统控制在程序执行过程中不准修改程序。

（3)问题：访问存储器次数较多影响计算机系统性能.

改进：按内容访问的相联存储器CAM，大量使用通用寄存器，在CPU和主存之间设置高

速缓冲存储器cache。

（4）问题:受程序计数器控制，程序执行只能串行、顺序执行.

改进：改进CPU的组成，如采用重叠方式、先行控制、多操作部件甚至流水方式把若干条

指令的操作重叠起来；采用向量处理技术、多机并行处理，总之通过并行处理技术进一步提升

计算机系统速度。

（5）问题：需要指令功能更加丰富,但实现困难；计算机存储器容量大增,采用直接寻址方

式指令中地址码位数不够。

改进：出现了CISC和RISC指令系统，CISC用硬件实现大量丰富功能，RISC只包含使用

频率高的少量指令；采用多种灵活的寻址方式，如间接寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻

址、页式寻址等.

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【简答题】

通用寄存器型指令系统结构在灵活性和提高性能方面的优势主要体现在哪几个方面？

正确答案：

（1）寄存器的访问速度比存储器快很多；

(2）对编译器而言,能更加容易、有效地分配和使用寄存器。在表达式求值方面,通用寄存器

型结构具有更大的灵活性和更高的效率。

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【简答题】

简述指令系统结构中采用多种寻址方式的优缺点。

正确答案：

采用多种寻址方式优点是可以显著地减少程序的指令条数，缺点是可能增加计算机的实现

复杂度以及指令的平均执行时钟周期数。

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【简答题】

根据CPU性能公式简述RISC指令集结构计算机和CISC指令集结构计算机的性能特点。

正确答案：

1、CISC指令系统计算机特点是指令数量多、功能多样,除了包含基本指令外,往往还提供了

很多功能很强的指令。根据CPU性能公式，只有对于频繁使用的子程序或指令串，用较强功能

的指令取而代之才划得来。CISC指令系统据统计,只有20％的指令使用频度比较高，占运行时

间的80%，而其余80%的指令只在20%的运行时间内才会用到，而且使用频度高的指令也是

最简单的指令。CICS指令系统有可能降低系统的性能和效率。

2、RISC指令系统指令条数少，指令功能简单。确定指令系统时,只选取使用频度很高的指

令，在此基础上补充一些最有用的指令，克服上述CISC的缺点.

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【简答题】

简述流水线技术特点。

正确答案：

(1）流水过程由多个相联系的子过程组成；

(2)每个子过程由专用的功能段实现；

（3）各个功能段所需时间尽量相等；

(4)流水线有“通过时间”(第一个任务流出结果所需的时间）。在此之后流水过程才进入稳

定工作状态，一拍流出一个结果；

(5)流水技术适合于大量重复的时序过程，只有输入端连续提供任务、流水线效率才可充分

发挥。

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【简答题】

什么是主存块和Cache块的映像规则,主要有几种，试简述之。

正确答案：

当把一个块从主存调入Cache时，决定主存块在Cache中位置对应关系的规则叫做映像规

则.映像规则主要有三种。

(1)直接映像：主存块只能被放置到唯一的一个Cache块的位置。