计算机系统结构复习资料.docx

多级层次构造 从计算机语言的角度，把计算机系统按功能区分红多级层次构造。 第6级L6：应用语言虚构机 第5级L5：高级语言虚构机 第4级L4：汇编语言虚构机 第3级L3：操作系统虚构机 第2级L2：机器语言(传统机器级) 第1级L1：微程序机器级 透明性： 在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好象不存在的观点称为透明性。 3.关于通用存放器型机器，这些属性主假如指：（选择题） 数据表示（硬件能直接辩认和办理的数据种类） 寻址规则（包括最小寻址单元、寻址方式及其表示） 存放器定义（包括各样存放器的定义、数量和使用方式） 指令集（包括机器指令的操作种类和格式、指令间的排序和控制机构等） 中止系统（中止的种类和中止响应硬件的功能等） 机器工作状态的定义和切换（如管态和目态等） 存储系统（主存容量、程序员可用的最大存储容量等） 信息保护（包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持） I/O构造（包括I/O连结方式、办理机/存储器与I/O设施间数据传送的方式和格式以及I/O操作的状态等） 计算机组成 计算机系统的逻辑实现。 计算机实现 计算机系统的物理实现。(两者的区别第5页) 6.系列机在一个厂家内生产的拥有相同的体系构造，但拥有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 冯氏分类法 用系统的最大并行度对计算机进行分类。 最大并行度：计算机系统在单位时间内能够办理 Flynn分类法 按照指令流和数据流的多倍性进行分类。 4个定量原理：（有理解，有简答） 精品文库 以经常性事件为重点=大体率事件优先规则 CPU性能公式： CPU时间=履行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间=IC×CPI×时钟周期时间 其中，时钟周期时间是系统时钟频次的倒数。 每条指令履行的平均时钟周期数CPI CPI=履行程序所需的时钟周期数／IC IC：所履行的指令条数 程序的局部性原理（组成存储层次的理论依据） 包括程序的时间局部性，程序的空间局部性 冯·诺依曼构造的主要特点 以运算器为中心。 在存储器中，指令和数据同样对待。 存储器是按地点接见、按次序线性编址的一维构造，每个单元的位数是固定的。 指令的履行是次序的。 指令由操作码和地点码组成。 指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。 实现可移植性的常用方法 采用系列机，模拟与仿真，统一高级语言。 软件兼容方式： 向前（后）兼容,向上（下）兼容四种。 向后兼容一定要保证，他是系列机的根本特点（填空） 模拟：用软件的方法在一台现有的机器（称为宿主机）上实现另一台机器（称为虚构机）的指令集。 仿真：用一台现有机器（宿主机）上的微程序去解释实现另一台机器（目标机）的指令集。 并行性：计算机系统在同一时刻或许同一时间间隔内进行多种运算或操作。同时性和并发性（填空） 从履行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为： 指令内部并行 指令级并行 线程级并行 任务级或过程级并行 作业或程序级并行 提高并行性的技术途径： 时间重叠，资源重复，资源共享 耦合度分为：（认识区别） 紧密耦合系统（直接耦合系统）：在这种系统中，计算机之间的物理连结的频带较高，一般是经过总线或高速开关互连，能够共享主存。 松散耦合系统（间接耦合系统）：一般是经过通道或通信线路实现计算机之间的互连， 能够共享外存设施（磁盘、磁带等）。机器之间的相互作用是在文件或数据集一级上进行的。 21.CISC指令集构造存在的问题： 各样指令的使用频度相差悬殊 指令集庞大，指令条数好多，很多指令的功能又很复杂， 很多指令由于操作繁琐，其CPI值比较大，履行速度慢。 2 精品文库 由于指令功能复杂，规整性不好，不利于采用流水技术来提高性能。 设计RISC机器按照的原则 指令条数少而简单。只选用使用频度很高的指令，在此基础上补充一些最有用的指令。 采用简单而又统一的指令格式，并减少寻址方式；指令字长都为32位或64位。 指令的履行在单个机器周期内达成。(采用流水线体制) 只有load和store指令才能接见存储器，其他指令的操作都是在存放器之间进行。 （即采用load-store构造） 大部分指令都采用硬连逻辑来实现。 强调优化编译器的作用，为高级语言程序生成优化的代码。 充分利用流水技术来提高性能。 数据表示： 计算机硬件能够直接辨别、指令集能够直接调用的数据种类。 数据构造： 由软件进行办理和实现的各样数据种类。 MIPS的存放器： 32 个64 位通用存放器（GPRs）也被称为整数存放器， R0的值永远是0 32 个64 位浮点数存放器（FPRs） MIPS的数据寻址方式 立刻数寻址与偏移量寻址 DLX的数据寻址方式 存放器寻址，存放器间接寻址，立刻数寻址与偏移量寻址 流水线技术 把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程由特意的功能零件来实现。