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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑计算机体系结构试题及答案 计算机体系布局试题及答案1 2022年01月23日 22:21 1、计算机高性能进展受益于：(1)电路技术的进展；(2)计算机体系布局技术的进展。 2、层次布局：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次布局，每一层以不同的语言为特征。第六级：应用语言虚拟机 - 第五级：高级语言虚拟机 - 第四级：汇编语言虚拟机 - 第三级：操作系统虚拟机 - 其次级：机器语言(传统机器级) -第一级：微程序机器级。 3、计算机体系布局：程序员所看到的计算机的属性，即概括性布局与功能特性。 4、通明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角
2、度来看又犹如不存在的概念称为通明性。 5、Amdahl提出的体系布局是指机器语言级程序员所望见的计算机属性。 6、经典计算机体系布局概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面确实定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的规律实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。 8、计算机体系布局、计算机组织、计算机实现的识别和联系？ 答：一种体系布局可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系布局包括对组织与实现的研究。 9、系列机：是指具有一致的体系布局但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容：即同一个软件可以
3、不加修改地运行于系统布局一致的各机器，而且它们所获得的结果一样，区别只在于运行时间的不同。 11、兼容机：不同厂家生产的、具有一致体系布局的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算 三大领域。 14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术根基（1）性能的评测：（a）响应时间：从事情开头到终止之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。（b）流量：单位时间内所完成的工作量。（c）假定两台计算机 x、y；x 比 y 快意思为：对于给定任务，x 的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是
4、指：响应时间x / 响应时间y = n，响应时间与性能成反比。 16、约莫率事情优先原那么：（根本思想）对于约莫率事情（最常见的事情），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。 17、Amdahl定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。系统加速比 = 总执行时间（提升前）/ 总执行时间（提升后）= 18、Amdahl定律推论：假设仅仅对计算机中的一片面做性能提升，那么提升越多，系统获得的效果越小。假设只针对整个任务的一片面举行优化，那么多获得的加速比不大于1 /（1-可提升比例）。 19、cpu性能：Cpu时间 = 总时钟周期数 / 时钟
5、频率 Cpi = 总时钟周期数 / ic（cpi：平均每条指令的时钟周期数；ic：执行过程当中的指令条数。） Cpu性能公式：总cpu时间 = cpi ic / 时钟频率 其中：cpi反映了计算机实现技术、计算机指令集的布局和计算机组织；Ic反映了计算机指令集的布局和编程技术；时钟频率：反映了计算机实现技术，生产工艺和计算机组织。 20、并行性：是指在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质一致或不一致工作。 其次章 1、根据cpu内部存储单元类型对指令集布局举行分类，一般可分为堆栈型指令集布局、累加器型指令集布局和通用寄放器型指令集布局。 2、通用寄放器型指令集机进一步细分为3种类型
6、： 寄放器-寄放器型（R-R）、寄放器-存储器型（R-M）、存储器-寄放器型。 3、寻址方式：（1）寄放器寻址：例：ADD R4, R3 含义：RegsR4-RegsR4+RegsR3 （2）立刻值寻址：例：ADD R4, 3 含义：RegsR4-RegsR4+3 （3）偏移寻址：例：ADD R4, 100(R1) 含义：RegsR4+Mem100+RegsR1 （4）寄放器间接寻址：例：ADD R4, (R1) 含义：RegsR4-RegsR4+MemRegsR1 （5）索引寻址：例：ADD R3, (R1+R2) 含义：RegsR3-RegsR3+MemRegsR1+RegsR2 （6）直
7、接寻址或十足寻址：例：ADD R1, (1001) 含义：RegsR1-RegsR1+Mem1001 （7）存储器间接寻址：例：ADD R1, a(R3) 含义：RegsR1-RegsR1+MemMemRegsR3 （8）自增寻址：例：ADD R1, (R2)+ 含义：RegsR1-RegsR1+MemRegs （9）自减寻址 （10）缩放寻址 4、指令集布局的功能设计： 指令集布局中操作的分类 操作类型 实例 （1）算术与规律运算 整数的算术和规律运算：加、减、与、或等 （2）数据传输 LOAD/STORE （3）操纵 分支、跳转、过程调用和返回、自陷等 （4）系统 操作系统调用、虚拟存储器
8、管理。 （5）浮点 浮点加、减等操作 （6）十进制 十进制加、十进制乘、十进制到字符的转换 （7）字符串 字符串移动、对比 （8）图形 像素操作，压缩操作 5、繁杂指令机（CISC）：是指强化指令功能，实现软件功能向硬件功能转移，基于这种指令集布局而设计实现的计算机系统。 CISC指令集存在的缺点： （1） 在这种指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。 （2） CISC指令集布局的繁杂性带来了计算机体系布局的繁杂性，这不仅增加了研制时间和本金，而且还轻易造成设计错误。 （3） CISC指令集布局的繁杂性给VLSI设计带来了很大负担，不利于单片集成。 （4） 在CISC指令集布局中，大量繁杂指
9、令需要很繁杂的操作，因而运行速度慢。 （5） 在CISC指令集布局中，由于各条指令功能的不均衡，不利于采用先进的计算机体系布局技术（如流水技术）来提高系统的性能。 6、20世纪80年头进展起来的精简指令集计算机：其目的是尽可能地降低指令集布局的繁杂性，以达成简化实现，提高性能的目的，也是当今指令集布局功能设计的一个主要趋势。 其设计时遵循的原那么： （1） 选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。 （2） 每条指令的功能尽可能简朴，并在一个机器周期内完成。 （3） 全体指令长度均一致。 （4） 只有LOAD和STORE操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄放器之间举行。 （5） 以简
10、朴有效的方式支持高级语言。 7、操作数类型：整数（定点）、浮点、十进制、字符、字符串、向量、堆栈等。 8、操作数类型的表示有两种方法：（1）由操作码的编码指定。（2）数据可以附上由硬件解 释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当运算。 9、操作数类型大小有：字节（8）、半字（16b）、单字（32b）、双字（64b） 第三章 1、流水线技术：是指将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 2、流水线分类：（1）按功能的多少来分：单功能流水线、多功能流水线； （2）按同一时间内各段之间的连接方式来分：静态流水线、动态流水线 （
11、3）按流水线的级别来分：部件级流水线（运算操作流水线）、处理机级流水线（指令流水线）、处理机间流水线（宏流水线） （4）按各个流水段之间是否有反应回路来分：线性流水线、非线性流水线 （5）按数据表示分：标量流水处理机、向量流水处理机 3、先行操纵器处理机布局：包括三个独立的操纵器和四个缓冲栈。其中三个操纵器为：存储操纵器、指令操纵器、运算操纵器。四个缓冲栈：先行指令缓冲栈、线性读数缓冲栈、现行操作栈，后行写数栈。 4、吞吐率：是指单位时间内流水线所完成的任务数或输出结果的数量。TP = n / Tk 实际吞吐率小于最大吞吐率 Tk = (k+n-1)t 5、加速比：是指流水线的速度与等功能非流
12、水线的速度之比（s）； 效率：是指流水线的设备利用率（E）。 6、若流水线各段的时间相等：吞吐率：TP=n/(k+n-1)t TPmax=1/t 若各段执行时间不相等时，完成几个任务：TP=n /(ti + (n-1)max(t1, t2 tk) 7、加速比和使用效率的关系： E = s/m 或 S = mE 8、效率和吞吐率的关系： E = TP t0 或 TP = E/t 11、效率：E = n个任务占用的时空区 / k个流水段的总的时空区 = T0 / KTk E = n/(k+n-1) S = kn /(k+n-1) TP = n / (k+n-1)t 12、单功能流水栈：是指只能完成
13、一种固定功能的流水栈。 13、多功能流水栈：流水栈的各段通过不同连接实现不同功能。 14、非线性流水线调度：任务时要找出一个最小的循环周期，按照个周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。 15、非线性流水线：某些流水段之间有反应回路或前馈回路。 16、启动距离：连续输入连个任务之间的时间间隔。 17、流水线冲突：几个任务争用同一个流水段。 18、遏止向量：预约表中每一行任意两个“x”之间距离的集合。 19、冲突向量：C = (CmCm-1C2C1) 其中m时遏止向量中的最大值 20、数据相关：在执行本条指令的过程中，假设用到的指令、操作数、变量等是前面指令的执行结果，这种相关称为数据相关。 21、操纵相关：由条件分支指令、转子程序指令、中断等引起的相关。 22、三种数据相关：限度后写相关、先写后读相关、写写相关。 第五章（存储系统） 1、存储系统定义：两个或两个以上速度、容量和价格各不一致的存储器用硬件、
