2325计算机系统结构复习资料.docx

第一章 计算机系统结构的基本概念

从处理数据的角度

访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大

行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。例子有多处理

看，并行级别有位串字串，量字的高速并行操作。例 机，计算机网络，分布处

位并字串，位片串字并，全并行。位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。位片串字并的例子

子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。

处理器操作步骤并

理系统。

并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源

有：相联处理机STARAN，行是指在并行性概念中引 重 复 (Resource

MPP。全并行的例子有： 入时间因素，让多个处理 Replication)，资源共

阵列处理机ILLIACIV。过程在时间上错开，轮流 享 (Resource

从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，

重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。例子有流水线处理机。

Sharing)。

时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时

指令、任务、作业并行。 处理器操作并行是 间上错开，轮流重复地执

存储器操作并行是指可以在一个存储周期内

指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条

行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢

并行读出多个CPU字的，指令对多个数据的操作。

得速度。例子有流水线处

采用单体多字、多体单字

擅长对向量、数组进行处

理机。

或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容

理。例子有阵列处理机。 资源重复是指一个指令、任务、作业并 指令部件同时控制多个处

理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有

指令、任务、作业并行的多机系统，是多个SISD

指令互不相同，每一级的指令都比其下一级的指令

阵列处理机，相联处理机。的集合，也称多倍SISD 在效能上强M倍，即第i

资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。例子有多处理机，计算机

系统(MSISD)。例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。exercises:

1.有一台经解释实现的计算机，可以按功能划分

级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。现若需第i级的N条指令解释第i+1级的一条指令，而有一段第1级的程序需要运行Ks，问在

网络，分布处理系统。 成4级，每一级为了执行 第2、3和4级上一段等

SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操

一条指令，需要下一级的N条指令来解释。如果执行第1级的一条指令要

效程序各需要运行多长时间？

答： 第2级上等效程序

作。例子有传统的单处理

Kns时间，那么执行第2、需运行：(N/M)*Ks。第

机SIMD:一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。例子有阵列处理机，相联处理机。MIMD:多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业，实现

第3和第4级的一条指令各需要用多少时间？

解答：执行第2、第3和第4级的一条指令各需要KNns、KN^2ns、KN^3ns的时间。

有一个计算机系统可按功能分成4级，每级的

3级上等效程序需运行：

(N/M)*(N/M)*Ks。第4

级上等效程序需运行：(N/M)*(N/M)*(N/M)*Ks。

note:由题意可知：第i级的一条指令能完成第i-1级的M条指令的计算量。而现在第i级

有N条指令解释第i+1级的一条指令，那么，我们

问题，早期的汉字系统的字库和处理程序都固化在

由中央处理机/主存，通道、设备控制器，外设4

就可以用N/M来表示N/M 汉卡（硬件）上，而随着

级构成。其中，中央处理

表示第i+1级需(N/M)条指令来完成第i级的计算量。所以，当有一段第

1级的程序需要运行Ks时，在第2级就需要(N/M)Ks，以此类推

硬件和软件在什么意义上是等效的？在什么意义上又是不等效的？试举例说明。

CPU、硬盘、内存技术的不断发展，UCDOS把汉字系统的所有组成部份做成一个软件。

试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与影响。

答：计算机系统结构、计算机组成、计算机实现互

机都有相同的机器指令和汇编指令系统，只是指令的分析、执行在低档机上采用顺序进行，在高档机上采用重叠、流水或其它并行处理方式。

（2）相