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1、第一章 计算机系统结构基本概论1.简要解释提高计算机系统并行性的三个技术途径。答:（1)时间重叠是引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。 (2)资源重复是引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高性能。 (3)资源共享是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，相应也就提高了系统的性能。2.器件的发展对逻辑设计方法有哪些影响?答:器件的发展对逻辑设计方法的影响:（1)由逻辑化简改成着眼于采用什么组成技术能够规整、批量生产，宜于超大规模集成，缩姐设计周期，提高系统效能，尽量采用存储逻辑和通用器件;(
2、2)由全硬设计改成采用微汇编设计。、微高级语言、计算机辅助设计等手段软硬结合和自动化3.简述计算机系统“由中间开始”设计的基本思想。答:（1)软硬件设计分离和脱节是“由上往下”和“由下往上”设计的主要缺点，由此提出“由中间开始”设计。“中间”提的是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机器级之间。(2)进行合理的软、硬件功能分配时，既要考虑能拿到的硬、器件，又要考虑可能的应用所需的算法和数据结构，先定义好这个交界面。确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件买现，同时还要考虑好硬件对操作系统、编译系统的实现提供些什么支持。然后由这个中间点分别往上、往下进行软件和硬件的设计。4.为
3、解决不同系统结构的机器之间的软件移植，通常采用何种途径?并简述其过程。答:为实现不同系统结构的机器之间的软件移植，就必须做到在一种机器的系统结构上实现另一种机器的指令系统，即另一种机器语言。例如，要求原在B机器上运行的应用软件，能够移植到有不同系统结构的A机器上，根据层次结构的概念可把B机器的机器语言看成是在A机器的机器语言级上的一个虚拟机器语言，在.A机器上用虚拟概念来实现B机器的指令系统。5.并行性有哪些不同的等级?答:并行性有不同的等级: (1)从计算机系统中执行程序的角度看，并行性等级由低到高.分别是指令内各微操作之间的并行，多条指令之间的并行，多个任务或进程之间的并行以及多个作业或程
4、序之间的并行等。 (2)从计算机系统处理数据的角度看，并行性等级由低到高，分别是位串字串(传统串行单处理机，无并行性)，位并字串(传统并行单处理机)，位片串字并和全并行等。 (3)从计算机信息加工步骤和阶段的角度看，并行性等级又有存储器操作并行(并行存储器、相联处理机)，处理器操作步骤并行(流水线处理机)，处理器操作并行(阵列处理机)，指令、任务、作业间的全面并行(多处理机、分布处理系统、计算机网络)等。6.简要说明翻译和解释的区别和联系。答:区别: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。解释是在低级机器级上用它的一串语句
5、或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能，通过高级机器语言程序中语句或指令的逐条解释来实现的技术。联系:翻译或解释是高级机器级的程序在低级机器上实现的必须步骤，各机器级的买现主要靠翻译或解释或是两者的结合7.比较模拟和仿真。答:模拟是指用机器语言程序解释实现软件移植。适用场合:移植运行时间短，使用次数少，在时间关系上没有约束和限制的软件。好处:灵活，可实现不同系统间软件移植。存在问题:结构差异很大时，模拟的运行速度会急剧下降，实时性差采取的策略:模拟与仿真相结合。仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统适用场合;在结构差别不大的系统间使用。好处:可提高被移植软件的运行速度。存在问题:不
6、灵活，当两种机器结构差别很大时，很难仿真。采取的策略:模拟与仿真相结合，发展异种机联网。8.为什么将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构?(尸2)答:将计算机系统看成是多级机器构成的层次结构推动了计算机系统结构的发展。例如，可以重新调整软、硬件比例，为应用语言级、操作系统级、高级语言级提供更多更好的硬件支持，改变硬、器件迅速发展而软件日益复杂、开销过大的状况;或直接用硬件或固件实现，发展高级语言机器或操作系统计算机结构。既然层次中每一级都有其自己的用户、实现方法和指令系统，因此可让各虚拟机器级用真正的实处理机代替，摆脱以往各级功能都在同一台实机器上实现的状况，发展多处理机、分布处理、计算机网
7、等系统结构。可在一台宿主机上模拟或仿真另一台机器.推动自虚拟机、多种操作系统共行等技术的采用，从而促进软件移植、计算机系统性能评价、计算机设计自动化等的发展。9.设计主存系统时，哪些属于计算机系统结构?哪些属于计算机组成?哪些属于计算机实现所要考虑的问题?答:确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。选择存储芯片类型、微组装技术、线路设计等属于计算机实现。10.列举计算机系统软硬件功能分配时，进行软硬件取舍的三条基本原则。答:(1)应考虑在现有硬器件条件下，系统要有高的性能价格比。 (2)要考虑到准备采用和可能采用的组
8、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)如何为编译和操作系统实现及高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持，以缩短高级语言与机器语言、操作系统与计算机系统结构以及程序设计环境与计算机系统结构之间的语义差。11.软件可移植指的是什么?实现软件移植有什么好处?答:软件的可移植指的是软件不用修改或只经少量的修改就可以由一台机器搬到另一台机器上去运行，使得同一套软件可以应用于不同的硬件环境。实现软件移植，过去的计算机系统上所有的大量成熟可靠的软件，特别是应用软件，就可以在新的机器上长期使用，而不必重新编写。既可以大大减少软件编制的工作量，又能迅速用上新的硬件技术，让新
9、系统立即发挥效能，同事软件设计者也能有精力去开发全新的软件。12. 简述统一高级语言实现软件移植的方法、适用场合、存在问题和原因.以及对此问题采取的对策。答:统一高级语言是指设计出一种对各种应用领域都比较高效通用的高级语言。适合于在结构相同以至完全不同的机器之间，通过配以不同的语言翻译程序实现高级语言应用软件的移植。存在的问题是至今还难统一出这样一种通用的高级语言口因为不同用途要求高级语言的语法和语义结构差别较大;人们对统一的高级语言压当有什么样的基本结构看法不一;厂家为便于在机器上高效翻译，在语言中引入了方言;用户为节省程序空间和提高其运行速度，经常在高级语言源程序中嵌入汇编语言或其他语言的
10、程序;用户的习惯势力阻挠，不愿使用新的语言，等等。对此问题采取的对策是，从长远的目标，还是要争取统一出一种通用的高级语言.但近期只能作相时的统一。13.什么是系列机软件的向上(向下)兼容和向后(向前)兼容?答:系列机软件的向上(向下)兼容指的是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。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，不加修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器上。14.计算机系统在处理数据的并行上，可分为哪四个等级?简单解释并各举一例。答:位串字串，只能同时处理一个字的一位，无并行性，例如，位串行计算机。位并字串，同时处理一个字的所有位
11、，例如，简单的位并行单处理机。位片串字并，同时处理多个字的同一位，例如，相联处理机中的位片串字并方式。全并行，同时处理多个字的多个位或位组，例如，全并行的阵列处理机或相联处理机。第二章 数据表示与指令系统1.简述哈夫曼压缩概念的基本思想。答:哈夫受压缩概念的基本思想是:当各种事件发生的概率不均等时，来用优化技术时生概率录高的事件用最短的位数(时间)来表示(处理)，而付出现概率较低的，允许用较长的盘(时间)来表示(处理)，就会导致表示(处理)的平均位数(时间)的编短。2.简述标志符数据表示的主要优点。答:(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
12、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。3.按CISC方向，面向操作系统的优化实现来改进指令系统有哪些思路?答:按CISC方向.面向操作系统的优化实现来改进指令系统的思路有:(1)通过对操作系统中常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进; (2)如何增设专用操作系统的新指令; (3)把操作系统中频繁使用的.对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序解释实现; (4)发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构。4.自定义数据表示可分为哪两类?有何特点?答:自定义数据表示是为缩短高级语言和机
13、器语言的语义差距引出来的。它又分为标志符数据表示和数据描述符两类。标志符数据表示是让数据字本身带有数据或信息的类型标志。标志符由编译程序建立，对高级语言程序透明。数据描述符主要用于描述向量、数组、记录等成块的数据。它与标志符数据表示的差别是:标志符与数据合存于一个存储单元中，用于描述单个数据的类型和属性的;描述将则是与数据分开存放，主要用于描述成块数据特征的。5.什么是RISC计算机答:R1SC计算机是精简指令系统计茸机。即减少指令种数.简化指令功能.使指令系统规整，指令执行时间尽可能短。6.简述采用RISC技术的超级标量机的主要特点。答:采用RISC技术的超级标量机的主要特点是:(1)配里多
14、个性能不同的处理邵件。采用多条流水线并行处理;(2)能同时对若干条指令进行译码，将可并行执行的指令送往不同的执行布件，(3)从而达到在每个时钟周期启动多条指令的目的;(4)在程序运行期间由硬件完成指令调度。7.简述RISC的延迟转移技术的特点。答:RISC机采用的延迟转移技术的特点是:通过软件实现，设法使后继指令变得有用。一般采用三种调度策略:(1)将转移不发生时应该执行的那条指令调度到延迟楷中;(2)将转移不发生的那条指令调度到延迟槽中;(3)将转移指令前的那条指令调度到延迟槽中。最后一种方法的效果最好，总能使性能获得改善。8.简述三种面向的寻址方式的关系。答:三种手址方式各有特点但又不相互
15、排斥。面向寄存器的寻址速度最快，但需增大寄存器的硬件开梢。面向主存的寻址速度比面向寄存器的寻址速度慢，但可使用少童的寄存器。面向堆找的寻址可减轻编译的负担，不用考虑寄存器的优化分配，很好地支持子程序的调用，可省去去命令中的地址字段，但速度慢，甚至比面向主存的寻址慢。三种面向的寻址不互相排斥。在同一系统结构中，应选一种面向的寻址为主，辅以其它面向的寻址，互相取长补短。例如，在堆栈型机器中，可增设面向寄存器的寻址方式;除直接访问钱顶外，还能访问栈中任意单元;可增设硬堆栈或增设栈顶寄存器组来提高运算速度。9.简要叙述面向操作系统优化实现来改进机器指令系统要达到的目标和四个主要的改进思路。答:目标是缩短操作系统与计算机系统结构之间的语义差距，进一步减少运行操作系统的时间和节省操作系统软件所占用的存储空间。四个主要的改进思路是: (1通过分析统计操作系统中的常用指令和指令串的使用频度来改进。 (2)增设专用于操作系统的新指令。 (3)把操作系统中频繁使用且对速度影响大的软件子程序硬化或固化，改为直接用硬件或微程序来解释实现。 (4)用专门处理机来执行的功能分布处理系统结构。10.何谓数据表示和数据结构，它们之间有什么关系?答:数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。它主要表现在机器中配置有哪些数据运算类指今和相应的运算部件。数据绝构相的是软件在
