计算机系统结构复习题分析.pdf

计算机系统结构复习 1、从使用语言角度，可将系统按功能划分为多层次机器级结构，层次结构分别是：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 程序序机器级。 2、各机器级的实现主要靠翻译和解释或两者结合进行。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。解释则是在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器上的一条语句或指令的功 能，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。 3、计算机系统结构在计算机系统机器级层次中指传统机器级的系统结构。 4、计算机系统结构研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，提供 机器语言、汇编语言程序设计或编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上正确 运行应看到的遵循的计算机属性。 5、计算机系统结构的属性包括：数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统 组织、中断机构、系统机器级的管态和用户态的定义和切换、机器级的I/O结构、系统各部 分的信息保护方式和保护机构等属性。 6、机器透明性：指相对于每一机器级设计人员，都客观存在的功能或属性看不到的现象， 称相对于此级设计人员来说，这此功能或属性是具有透明性，即透明的。 7、计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组 成以及逻辑设计等。它着眼于机器级内部各事件的排序方式与控制机构、各部件的功能及各 部件间的联系。 8、计算机组成设计要解决的问题是在所希望达到的性能和价格下，怎样更好、更合理地把 各种设备各部件组织成计算机，来实现所确定的系统结构。 9、当前，计算机组成设计主要是围绕提高速度，着重从提高操作的并行度、重叠度，以及 功能的分散和设置专用功能部件来进行的。 10、计算机组成设计要确定的方面一般应包括：数据通路宽路、专用部件的设置、各种操作 对部件的共享程度、功能部件的并行度、控制机构的组成方式、缓冲和排队技术、预估预判 技术、可靠性技术等。 11、计算机实现指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。 12、计算机系统结构设计的任务是进行软、硬件的功能分配，确定传统机器级的软、硬件界 面。 13、软 、硬件取舍的三个基本原则是： 第一个基本原则是应考虑在现有硬、器件(主要是逻辑器件和存储器)条件，系统要有高 的性能价格比，主要从实现费用、速度和其他性能要求来综合考虑。 第二个基本原则是要考虑到准备采用和可能采用的组成技术，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。 第三个基本原则是从“软”的角度考虑如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程 序的设计提供更多更好的硬件支持放在首位。 14、程序运行的时间应该是衡量机器时间（速度）性能最可靠的标准。 15、计算机性能通常用峰值性能及持续性能来评价。峰值性能是指在理想情况下计算机系统 可获得的最高理论性能值，它不能反映出系统的实际性能。 16、持续性能的表示有算术性能平均值、调和性能平均值和几何性能平均值三种。 17、算术性能平均是通常对系统执行时间评价；调和性能平均值反映运行全部程序所需的时 间成反比，比较准确地衡量计算机的时间（速度）性能；几何性能平均值是对不同机器进行 性能比较时，可以对性能采取归一化，即可以以某台机器性能作为参考标准，让其他机器的 性能与参考标准去比，不论哪台机器作参考机，几何性能平均值均能正确地反映出结果的一 致性。 18、计算CPU 的程序执行时间Tcpu有3个因素，即程序执行的总指令条数IC、平均每条 指令的时钟周期数CPI、主时钟频率fc。 19、MIPS 是指每秒执行多少百万条指令数。它与时钟周期数CPI 有关，CPI 越少，MIPS 就越高，一定程度上反映机器的性能越好。MIPS很大程度依赖于机器的指令系统，用它很 难准确衡量指令系统不同的机器之间的性能。因此MIPS只能用于比较相同机器指令系统的 计算机之间的性能。即使是同一台机器，程序不同，其CPI也不同，其性能的差异会很大。 其次MIPS还与机器硬件有关，如浮点运算部件的机器，虽MIPS很低，但浮点运算速度会 很高，而在软件实现浮点运算机器上，MIPS虽然很高，但浮点运算速度可能很低。 MFLOPS只能反映机器执行浮点操作的性能，并不