體系結(jié)構(gòu)概念總結(jié)

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1、第1章計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念層次機構(gòu):按照計算機語言從低級到高級的次序，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成多級層次結(jié)構(gòu),每一層以一種不同的語言為特征。這些層次依次為：微程序機器級，傳統(tǒng)機器語言機器級，匯編語言機器級，高級語言機器級，應(yīng)用語言機器級等。翻譯：先用轉(zhuǎn)換程序把高一級機器上的程序轉(zhuǎn)換為低一級機器上等效的程序，然后再在這低一級機器上運行，實現(xiàn)程序的功能。解釋：對于高一級機器上的程序屮的每一條語句或指令，都是轉(zhuǎn)去執(zhí)行低-?級機器上的i段等效程序。執(zhí)行完后，再去高一級機器取下-?條語句或指令，再進行解釋執(zhí)行，如此反復(fù),直到解釋執(zhí)行完整個

2、程序。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。透明性：在計算機技術(shù)中，把這種木來存在的事物或?qū)傩?，但從某種介度看乂好像不存在的概念稱為透明性。計算機組成：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，辺含物理機器級中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。計算機實現(xiàn)：計算機組成的物理實現(xiàn)，包括處理機、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與連接，信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術(shù)等。系統(tǒng)加速比：對系統(tǒng)中某部分進行改進吋，改進后系統(tǒng)性能提高的倍數(shù)。Amdahl定律：當對一個系統(tǒng)中的某個部件進行改

3、進后，所能獲得的整個系統(tǒng)性能的捉高，受限于該部件的執(zhí)行時間占總執(zhí)行時間的百分比。大概率事件優(yōu)先原則的基本思想是：對于大概率事件（最常見的事件），賦了它優(yōu)先的處理權(quán)和資源使用權(quán)，以獲得全局的最優(yōu)結(jié)果。程序的局部性原理：程序執(zhí)行吋所訪問的存儲器地址不是隨機分布的，而是相對地簇聚。包括時間局部性和空間局部性。CPI：每條指令執(zhí)行的平均時鐘周期數(shù)。CPI二執(zhí)行程序所需的時鐘周期數(shù)/所執(zhí)行的指令條數(shù)CPU性能公式：CPU時間二執(zhí)行程序所盂的時鐘周期數(shù)X時鐘周期時間CPU時間=ICXCPIX時鐘周期時間，IC為所執(zhí)行的指令條數(shù)并行性：計算機系

4、統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進行多種運算或操作。只要在時間上相互重疊，就存在并行性。它包括同時性與并發(fā)性兩種含義。時間重疊：在并行性概念屮引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，倫流重穂地使用同一套偵件設(shè)備的各個部分，以加快碩件周轉(zhuǎn)而贏得速度。資源重復(fù)：在并行性概念屮引入空間因素，以數(shù)量取勝。通過重復(fù)設(shè)置硬件資源，大幅度地提高計算機系統(tǒng)的性能。資源共享：這是一種軟件方法，它使多個任務(wù)按一定時間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。異構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個不同類型、至少擔負不同功能的處理機組成，它們按照作業(yè)要求的順序，利用時間重疊原

5、理，依次對它們的多個任務(wù)進行加工，各H完成規(guī)定的功能動作。同構(gòu)型多處理機系統(tǒng)：由多個同類型或至少擔負同等功能的處理機組成，它們同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。第2章指令集結(jié)構(gòu)的分類2」區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是什么？根據(jù)這個主要因素可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪3類？答：區(qū)別不同指令集結(jié)構(gòu)的主要因素是CPU中用來存儲操作數(shù)的存儲單元。據(jù)此可將指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為堆棧結(jié)構(gòu)、累加器結(jié)構(gòu)和通用寄存器結(jié)構(gòu)。2.2CISC指令集結(jié)構(gòu)的計算機有什么缺點？答：缺點：（1）CISC結(jié)構(gòu)的指令集中，各種指令的使用頻率相差懸殊。（2）CISC結(jié)構(gòu)指令的

6、復(fù)雜性帶來了計算機體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這不僅增加了研制時間和成本，而且還容易造成設(shè)計錯課。（3）CISC結(jié)構(gòu)指令集的復(fù)雜性給VLSI設(shè)計增加了很人負擔，不利于單片集成o（4）CISC結(jié)構(gòu)的指令集中，許多復(fù)朵指令需要很復(fù)雜的操作，因而運行速度慢。（5）在CISC結(jié)構(gòu)的指令集中，由于各條指令的功能不均衡性，不利于采用先進的計算機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)（如流水技術(shù)）來提高系統(tǒng)的性能。2.3簡述RISC指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。答（1）選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；（3）所有指令

7、長度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問存儲器，其它指令操作均在寄存器之I'可進行；（5）以簡單有效的方式支持高級語言。2.4RTSC和CTSC處理機的指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在指令格式、尋址方式和每條指令的周期數(shù)（CP1）三方面有哪些區(qū)別？比較內(nèi)容CISCRISC指令榕式變氏編碼定長編碼尋址方式各種都有只有l(wèi)oad/store指令可以訪存CPT遠遠大于1為12.5通常有哪幾種指令格式，請簡述其適用范圍。答：（1）變長編碼格式。如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計者感興趣的是程序的目標代碼大小，而不是性能，就可以采用變長編碼格式。（2）固定長度編

8、碼格式。如果感興趣的是性能，而不是程序的冃標代碼大小，則口J以選擇固定長度編碼格式。（3）混合型編碼格式。需要兼顧降低冃標代碼長度和降低譯碼復(fù)朵度時，可以采用混合型編碼格式。第3章流水線技術(shù)流水線：將一個垂復(fù)的時序過程，分解成為若十個了過程，而每一