成都理工大学计算机系统结构总复习提纲2016讲解.docx

系统结构总复习CH01一．基本概念计算机系统层次结构（0-6级）: p3系统结构的定义由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。计算机系统结构主要研究软件、硬件界面的确定，即哪些功能由硬件或软件完成。计算机组成：指的是计算机系统结构的逻辑实现计算机实现：指的是计算机组成的物理实现透明性：一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性现象。Flynn分类法：SISD ：单指令单数据流SIMD：单指令多数据流MISD：多指令单数据流MIMD：多指令多数据流计算机系统设计者的主要任务：确定用户对计算机系统的功能、价格和性能的要求软硬件的平衡设计出符合今后发展方向的系统结构计算机系统设计的主要方法：由下往上设计、由上往下设计、有中间开始设计存储程序原理的基本点是指令驱动，即程序由指令组成系列机：指在一个厂家生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。模拟与仿真：模拟：用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统，若A实现B，那么称A为宿主机，B为虚拟机。仿真：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为仿真。A为宿主机，B为目标机。二、计算题：1. Amdahl定律2.CPI 计算3．MIPSCH02一．基本概念1. 目前常用的编址单位有：字编址、字节编址、位编址。2并行存储器的编址技术：地址码高位交叉编址、地址码低位交叉编址。3. 寻址方式：立即数寻址、寄存器寻址、主存寻址、堆栈寻址。定位方式：把指令和数据中的逻辑地址转换成主存储器的物理地址。5.设计指令系统时，在功能发面的最基本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。6. 基本指令：数据传送指令、运算类指令、程序控制类指令、输入输出指令、处理机控制和调试指令。7. CISC：复杂指令系统计算机。RISC：精简指令系统计算机。8. RISC特征：简单而统一格式的指令译码大部分指令可以单周期执行完成只有LOAD和STORE指令可以访问存储器简单的寻址技术采用延迟转移技术采用LOAD延迟技术三地址指令格式较多的寄存器对称的指令格式9.RISC思想的精华：减少CPI。10. RISC的关键技术：延时转移技术、指令取消技术、重叠寄存器窗口技术、指令流调整技术，硬件为主固件为辅。二、计算题：操作码优化表示（Huffman 编码及扩展编码方法）： 书P91-95CH03一、基本概念存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统。速度接近速度最快的那个存储器，容量与容量最大的那个存储器相等或相近，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。两种存储系统：一种是由Cache和主存储器构成的Cache存储系统，为了提高存储器的速度。一种是由主存储器和磁盘存储器构成的虚拟存储系统，为了增加存储器的存储容量。三条途径解决频带平衡问题：多个存储器并行工作设置各种缓冲存储器采用存储系统高位交叉访问存储器：扩大存储器容量。低位交叉访问存储器：提高存储器访问速度。三种地址空间：虚拟地址空间、主存储器地址空间、辅存地址空间。地址映像：把虚拟地址空间映像到主存地址空间。地址变换：在程序运行时，把虚地址变换成主存实地址。三种虚拟存储器：段式虚拟存储器、页式虚拟存储器、段页式虚拟存储器。段式虚拟存储器的主要优点：程序的模块化性能好便于程序和数据的共享程序的动态链接和调度比较容易便于实现信息保护段式虚拟存储器的主要缺点：地址变换所花费的时间比较长主存储器的利用率往往比较低对辅存的管理比较困难页式虚拟存储器的主要优点：主存储器的利用率比较高页表相对比较简单地址映像和变换的速度比较快对辅存的管理比较容易页式虚拟存储器的主要缺点：程序的模块性能不好页表很长目录表基本思想：用一个容量比较小的告诉存储器来存放页表，从而加快页表的查表速度。主要页面替换算法：随机算法、先进先出算法、近期最少使用算法、最久没有使用算法最优替换算法。全Cache系统：只用Cache和磁盘两个存储器构成的“Cache-磁盘”存储系统。二、计算题： 1. 系统命中率 2. 三种映射画图 3. 替换算法CH04一、基本概念输入输出系统的特点：集中反映在异步性、实时性、和与设备无关性。针对实时性，采用层次结构的方法，针对与设备无关性，采用分类处理的方法。针对异步性，采用自治控制的方法。3种基本的输入输出方式：程序控制输入输出方式、中断输入输出方式、直接存储器访问方式程序控制输入输出方式、中断输入输出方式、DMA方式。中断输入输出方式的特点是：CPU能与外围设备并行工作能够处理例外事件灵活性好一般用于连接低速外围设备使用DMA方式实际有如下三种：周期窃取方式直接存取方式数据块传送方式中断的定义