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计算机系统结构 威威整理计算机系统结构复习题1、 虚拟机的概念虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。 2、 指令系统的设计方法、概念、主要原因、对象、总线的仲裁算法 主要原因：因为指令系统是软件设计人员与硬件设计人员之间的一个主要分界面，也是他们之间互相沟通的一座桥梁。 对 象： 概 念：又称指令集（instruction set）是计算机体系结构设计的核心，是计算机软、硬件接口,是指机器所具有的全部指令的集合。它反映了计算机所拥有的基本功能。它是机器语言程序员所看到的机器的主要属性之一。 设计方法： 、首先考虑所应实现的基本功能，确定哪些基本功能应该由硬件实现，哪些功能由软件实现比较合适。包括指令的功能设计和指令格式的设计； 、在确定哪些基本功能用硬件来实现时，主要考虑3个因素：速度、成本、灵活性； 硬件实现的特点：速度快、成本高、灵活性差 软件实现的特点：速度慢、价格便宜、灵活性好 、对指令系统的基本要求完整性、规整性、正交性、高效率、兼容性。 总线仲裁算法有 ： 静态优先级算法、固定时间片算法、（动态优先级）算法和（先来先服务）算法 3、 要实现两条指令在世间上重叠解释步骤是什么？ 为了实现两条指令在时间上重叠解释：首先需要付出空间代价，如增加数据总线、控制总线、指令缓冲器、地址加法器、相关专用通路，将指令分析部件和指令执行部件功能分开、单独设置，主存采用多体交叉存取，等等。其次要处理好指令之间可能存在的关联，如转移的处理，指令相关，主存空间数的相关、通用寄存器组的数相关和基址值相关等的处理。此外，还应合理调配好机器指令的微操作，使“分析”和“执行”的时间尽可能相等，以提高重叠的效率。 4、 互连网络的交换方式有（线路交换）、（包交换）和（线路/包交换） 5、 SIMD互连网络采用（线路）交换，多处理机常采用（包）交换6、 与重叠机器一样，流水机器在遇到（转移指令）指令，尤其是（条件转移指令）指令时，效率也会显著下降7、 按指令与数据流的多倍性将数据流分为（SISD）、（SIMD）、（MISD）、（MIMD）四类。 单指令流单数据流SISD 单指令流多数据流SIMD 多指令流单数据流MISD 多指令流多数据流MIMD8、 浮点数的使用方法、表示范围、表示精度9、 多处理机上若两个程序段之间有先写后读的数据相关，是否能并行？ 例题：多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行10、 （ 多处理机 ）在各自独立操作系统上 例题：多处理机的各自独立型操作系统 ( D ) 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11、 输入/输出设备系统的硬件功能是针对（应用程序员）。 例题：输入输出系统硬件的功能对(B )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12、 启动I/O的指令是属于：管态指令 例题：启动I/O指令是主要的输入输出指令，是属于（ B ） A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令13、 全相联地址映像概念 例题：全相联地址映象是指（A）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.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入14、 MIMD系统结构 例题： 属于MIMD系统结构( C ) A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机15、 输入流水指令既无局部性相关又无全局性相关，也不存在全局性相关 ( A ) 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16、 传统计算机又称为（冯.诺依曼型机器）17、 CPU的性能由哪些决定？ 1、主频，主频越高，CPU处理数据的速度就越快，性能也就更好。 2、核心数，总体来说核心数越高，性能越好 3、超线程技术，此技术是inter开发的 4、一二级缓存。CPU的处理速度非常快，硬盘跟不上。 5、三级缓存。这是对一二级缓存的一个补充，速度介于一二级缓存和内存之间，因为一二 级缓存的造价太高，所要相对廉价的三级缓存就出现了。 6、支持的指令集。 7、前端总线，前段总线是CPU处理数据和获得数据的通道，如果太小CPU得不到需要的 数据，那么就会空载，造成性能的浪费。 8、微架构例题：解决计算机主存与CPU的速度差对机器性能的影响，可采用哪些解决方法? 设置Cache, 采用并行主存系统18、 计算机组成与计算机系统结构的关系、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。19、 什么是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。 20、 寻址技术有（编址）、（寻址）、（定位）三种方式21、 地址映象方式是（多用户虚拟地址）与（主存实地址）之间的关系22、 地址映象与变换的概念、地址映象：是把虚拟地址空间映象到主存地址空间，具体地说，就是把用户用虚拟地址编写的程序按照某种规则装入到主存存储器中，并建立多用户虚拟地址与主存实地址之间的对应关系；、地址变换：则是在程序被装入主存储器之后，在实际运行时，把多用户虚地址变换成主存实地址（内部地址变换）或磁盘存储器地址（外部地址变换）。23、 数据流计算机一般采用（数据驱动）方式工作 其工作原理与传统的冯诺依曼计算机根本不同，它的指令不是在中央控制器的控制下顺序执行的，而是在数据的可用性控制下并行执行的。其原理可以归纳为一下两点：、当且仅当指令所需要的数据可用时，该指令即可执行；、任何操作都是纯函数操作。24、 计算机系统结构是用硬件和软件实现，比较两者的优缺点？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。 25、 数据结构与机器的数据表示之间的关系？引入数据表示的基本原则？ 数据结构要变换成数据表示来实现，不同的数据表示效率和方便性不同。它们是软硬件的交界面。 原则：1、是否提高效率减少时间，2、通用性和利用率。 26、 向量处理机解决哪两个问题？27、 什么是超长指令字技术超长指令字(VLIW)结构是将（水平型微码）和（超标量处理）两者相结合28、 标识符数表的主要优点有哪些？(1)简化了指令系统和程序设计；(2)简化了编译程序；(3)便于实现一致性校验；(4)能由硬件自动变换数据类型；(5)支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；(6)为软件调试和应用软件开发提供了支持。29、 精简指令系统（RISC）结构运用了哪些技术？(1) 按设计RISC的一般原则来设计(2)逻辑实现上采用硬联和微程序相结合 (3)设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口(4)指令用流水和延迟转移(5) 采用Cache (6)优化设计编译系统30、 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