2013123计算机system结构.doc

层次结构 现代通用的计算机系统是由紧密相关的硬件和软件组成的。从使用语言的角度，可以将系统看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构，由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。 计算机系统结构 也称计算机体系结构，它只是系统结构中的一部分，指的是层次结构中的传统机器级的系统结构。其界面之上包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能，该界面之下包括所有硬件和固件的功能。 计算机实现 指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。 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。 霍夫曼压缩概念 霍夫曼压缩概念的基本思想时，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术，对发生概率最高的事件用最短的位数来表示，而对出现概率较低的事件允许用较长的位数来表示，就会使表示的平均位数缩短。 RISC 精简指令系统（RISC），不是简单地把指令系统进行简化，而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。 CISC 复杂指令系统（CISC），设计风格力图缩小机器语言与高级语言的语义差距，使源程序长度尽可能的短，以及尽可能少的访问存储器和执行尽可能少的指令，以求获得高性能。 非专用总线 可以被多种功能或多个部件所分时共享，同一时间只有一对部件可使用总线进行通信。 数据宽度 在数据总线上一次并行传送的信息位数多少 (数据线根数决定同时传送的数据位数)，即数据通路宽度。 中断响应次序 是在同时发生多个不同中断类的中断请求时，中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。 中断处理次序 中断处理完的次序，也即中断处理程序完成中断处理的次序。 程序局部性 程序的局部性原理，即程序的地址访问流有很强的时序相关性，未来的访问模式与最近已发生的访问模式相似。分析部件与执行部件。 实页号 装入位 3 1 1 1 4 0 3 0 2 1 2 0 0 1 1 0 （1）列出会发生页面失效的全部虚页号。 （2）按以下虚地址计算主存实地址：3700，1000，1026，2096，7768，5000， 5，7004。 答： （1）会发生页面失效的全部虚页号2，3，5，7。 （2） 虚地址 装入位 实地址 3700 1 3077 1000 1 无 1026 0 4072 2096 0 1026 7768 1 无 5000 0 无 5 1 2052 7004 0 860 2．设指令的解释分取指、分析与执行3步,每步的运行时间分别各为t取指,t分析,t执行,. (1)分别计算下列几种情况下,执行完100条指令所需要的一般关系式: 1)顺序方式。 2)仅”执行K”与”取指 K+1”重叠。 3)仅”执行K”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠. (2)分别在取指,分析时间为t取指= t分析=2,执行时间为t执行=3和取指,执行时间为t取指= t执行=4,分析时间为t分析=2两种情况下,计算出上述的结果. 答：(1) 1)顺序方式;100*（t取指+t分析+t执行） 2)仅”执行K”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为: t取指+100t分析+99*max{ t取指,t执行}+ t执行 3)仅”执行K”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:. t取指+ max{ t取指, t分析} +99*max{ t取指, t分析，t执行}+ max{ t执行, t分析}+t执行 (2) 当分析时间为t取指= t分析=2,执行时间为t执行=1时：） 1)顺序方式;700 2)仅”执行K”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为:502 3)仅”执行K”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:304。 当取指,执行时间t取指= t执行=4,分析时间为t分析=2时： 1)顺序方式;10 2)仅”执行K”与”取指 K+1”重叠方式工作时间为:604 3)仅”执行K”,”分析 K+1”与”取指 K+2”重叠方式工作时间为:410。 3. 有一个浮点乘流水线如下图1所示，其乘积可直接返回输入端或暂存于相应缓冲寄存器中，画出实现A×B×C×D的时—空图以及输入端的变化，并求出流水线的吞吐率和效率；当流水线改为下图2所示的形式实现同一计算时，求该流水线的吞吐率及效率。 图1 图2