02325系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答題

1、自考計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)答題總結(jié)（1）第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概念1、翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系？聯(lián)系：都是高級(jí)機(jī)器程序在低級(jí)機(jī)器上執(zhí)行的必須步驟。2、為什么將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成是多級(jí)機(jī)器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)？可以調(diào)整軟、硬件比例；可以用真正的實(shí)處理機(jī)代替虛擬機(jī)器；可以在1臺(tái)宿主機(jī)上仿真另一臺(tái)。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)？數(shù)據(jù)表示、尋址方式、寄存器組織、指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)組織、中斷系統(tǒng)、管態(tài)目態(tài)定義與轉(zhuǎn)換、I/O 結(jié)構(gòu)、保護(hù)方式和機(jī)構(gòu)。5、試述由上往下、由下往上設(shè)計(jì)思路和存在的問(wèn)題？由下往上：根據(jù)已有器件，逐級(jí)往上。六七十年代通用機(jī)設(shè)計(jì)思路。 以上方法存在的問(wèn)題是軟、硬件脫節(jié)。6、采用統(tǒng)

2、一高級(jí)語(yǔ)言方法、適用場(chǎng)合、存在問(wèn)題和應(yīng)采取的策略。定義：是指為所有程序員使用的完全通用的高級(jí)語(yǔ)言。適用場(chǎng)合：軟件移植方便。不通用；程序員的習(xí)慣應(yīng)采取的策略：可一定范圍內(nèi)統(tǒng)一匯編語(yǔ)言，結(jié)構(gòu)相同機(jī)器間搞系列機(jī)。7、由中間開(kāi)始的設(shè)計(jì)思路及優(yōu)點(diǎn)（傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)和操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)之間） 既考慮應(yīng)用也考慮現(xiàn)有器件，由軟硬件分界面向兩端設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：并行設(shè)計(jì)，縮短周期。8、模擬和仿真的區(qū)別模擬：機(jī)器語(yǔ)言解釋?zhuān)谥鞔嬷?；仿真：微程序解釋?zhuān)诳刂拼鎯?chǔ)器中。9、采用系列機(jī)方法、適用場(chǎng)合、好處、存在問(wèn)題和應(yīng)采取的策略定義：根據(jù)軟硬件界面的系列結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)軟件和不同檔次的系列機(jī)器。適用場(chǎng)合：同一系列內(nèi)軟件兼容好處：呼應(yīng)“中間開(kāi)

3、始”設(shè)計(jì)思路；緩解軟件要求穩(wěn)定環(huán)境和硬件發(fā)展迅速的矛盾。存在問(wèn)題：軟件兼容有時(shí)會(huì)阻礙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。策略：堅(jiān)持這一方法，但到一定時(shí)候要發(fā)展新系列，還可采用模擬仿真。10、為什么要進(jìn)行軟件移植？軟件的相對(duì)成本越來(lái)越高，應(yīng)重新分配軟、硬件功能。但：成熟軟件不能放棄；已有軟件修改困難；重新設(shè)計(jì)軟件經(jīng)濟(jì)上不劃算。11、除了分布處理 MPP 和機(jī)群系統(tǒng)外，并行處理計(jì)算機(jī)按其基本結(jié)構(gòu)特征可分為哪幾種不同結(jié)構(gòu)？例舉它們要解決的問(wèn)題。流水線(xiàn)處理機(jī)：多個(gè)部件時(shí)間上并行執(zhí)行。擁塞控制，沖突防止，流水線(xiàn)調(diào)度。儲(chǔ)器中的分布算法。多處理機(jī)：時(shí)間和空間上的異步并行。多 CPU 間互連，進(jìn)程間的同步和通訊，多 CPU間調(diào)度

4、。數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)：數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)令牌在指令間傳遞。硬件組織和結(jié)構(gòu)，高效數(shù)據(jù)流語(yǔ)言。12、采用模擬與仿真方法、適用場(chǎng)合、好處、存在問(wèn)題和應(yīng)采取的策略。模擬模擬定義：用機(jī)器語(yǔ)言解釋另一指令系統(tǒng)適用場(chǎng)合：運(yùn)行時(shí)間短，使用次數(shù)少，時(shí)間上無(wú)限制。好處：可在不同系統(tǒng)間移植。存在問(wèn)題：結(jié)構(gòu)差異大時(shí)，運(yùn)行速度下降，實(shí)時(shí)性差。策略：與仿真結(jié)合仿真適用場(chǎng)合：結(jié)構(gòu)差別不大的系統(tǒng) 好處：運(yùn)行速度快存在問(wèn)題：結(jié)構(gòu)差別大時(shí)，很難仿真。策略：與模擬結(jié)合，發(fā)展異種機(jī)連網(wǎng)。13、多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多處理機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別都屬于多機(jī)系統(tǒng)，區(qū)別：多處理機(jī)是多臺(tái)處理機(jī)組成的單機(jī)系統(tǒng)，多計(jì)算機(jī)是多*立的計(jì)算機(jī)。多處理機(jī)中各處理機(jī)邏輯上受統(tǒng)一的OS 控

5、制，多計(jì)算機(jī)的OS 邏輯上獨(dú)立。據(jù)流形式進(jìn)行。多處理機(jī)作業(yè)、任務(wù)、指令、數(shù)據(jù)各級(jí)并行，多計(jì)算機(jī)多個(gè)作業(yè)并行。14、各種耦合度特征最低：無(wú)物理連接，如脫機(jī)系統(tǒng)。 緊密：總線(xiàn)或數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、任務(wù)、作業(yè)級(jí)并行。15、以實(shí)例說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的相互關(guān)系與影響。重疊流水等技術(shù)。組成相同，實(shí)現(xiàn)可不同。如主存可用雙極型，也可用MOS 型等。結(jié)構(gòu)不同組成不同，組成的進(jìn)步會(huì)促進(jìn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)步，如微程序控制。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用和可能采用的組成。組成上面決定于結(jié)構(gòu)，下面受限于實(shí)現(xiàn)。組成與實(shí)現(xiàn)的權(quán)衡取決于性?xún)r(jià)比等；結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容不同時(shí)期會(huì)不同。16、軟件移植的途徑，各受什么限制？ 統(tǒng)一高級(jí)

6、語(yǔ)言：只能相對(duì)統(tǒng)一系列機(jī)：只能在結(jié)構(gòu)相同或相近的機(jī)器間移植模擬：機(jī)器語(yǔ)言差別大時(shí)，速度慢仿真：靈活性和效率差，機(jī)器差異大時(shí)仿真困難。17、并行處理數(shù)據(jù)的四個(gè)等級(jí)，給出簡(jiǎn)單解釋?zhuān)髋e一例位串字串：無(wú)并行性，如位串行計(jì)算機(jī)。位并字串：一個(gè)字的所有位并行，如簡(jiǎn)單并行的單處理機(jī)。位片串字并：多個(gè)字的同一位并行，如相連處理機(jī)。全并行：同時(shí)處理多個(gè)字的多個(gè)位，如全并行陣列機(jī)。組成：是否配置高速乘法器18、設(shè)計(jì)乘法指令時(shí)，結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)各考慮什么？ 結(jié)構(gòu)：是否設(shè)計(jì)乘法組成：是否配置高速乘法器實(shí)現(xiàn)：考慮器件集成度類(lèi)型數(shù)量及微組裝技術(shù)。實(shí)現(xiàn)：考慮器件集成度類(lèi)型數(shù)量及微組裝技術(shù)。19、器件的發(fā)展對(duì)邏輯設(shè)計(jì)方法的

7、影響一是由邏輯化簡(jiǎn)轉(zhuǎn)為采用組成技術(shù)規(guī)模生產(chǎn)，規(guī)模集成，并盡量采用通用器件二是由全硬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為微匯編、微高級(jí)語(yǔ)言、CAD 等軟硬結(jié)合和自動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表示和指令系統(tǒng)第二章1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機(jī)器的數(shù)據(jù)表示之間的關(guān)系？引入數(shù)據(jù)表示的基本原則？的交界面。原則：1、是否提高效率減少時(shí)間，2、通用性和利用率。2、簡(jiǎn)述三種面向的尋址方式的關(guān)系。面向寄存器：速度快，增加硬件；面向主存：速度稍慢，減少寄存器占用； 面向堆棧：速度慢，減輕編譯負(fù)擔(dān)。三者各有特點(diǎn)，但可共同使用，不互相排斥。3、堆棧型機(jī)器與通用寄存器型機(jī)器的主要區(qū)別？堆棧型機(jī)器對(duì)程序調(diào)用的哪些操作提供支持？通用寄存器型對(duì)堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的支持較差：1、堆棧操作

8、指令少；2、速度低；3、通常只用于保存返回地址。通常只用于保存返回地址。、支持子 全局或局部參數(shù)。為子程序開(kāi)辟局部變量中間結(jié)果工作區(qū)。4、比較尋址方式在指令中的兩種指明方式。操作碼中的某位。缺點(diǎn)：不靈活。優(yōu)點(diǎn)：指令總長(zhǎng)短。 5、機(jī)構(gòu)型和策略型的含義？機(jī)構(gòu)型功能指基本的通用的功能；策略型功能指不穩(wěn)定的可能會(huì)改變的功能。6、數(shù)據(jù)描述符和向量數(shù)據(jù)表示對(duì)向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所提供的支持有什么不同？6、數(shù)據(jù)描述符和向量數(shù)據(jù)表示對(duì)向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所提供的支持有什么不同？元素地址，能把元素成塊預(yù)取到CPU，用一條指令同時(shí)對(duì)整個(gè)向量數(shù)組高速處理。7、按 CISC 方向改進(jìn)指令系統(tǒng)的思路具體辦法？思路可從面向目標(biāo)程序、高級(jí)

9、語(yǔ)言、操作系統(tǒng)三個(gè)方面考慮。面向目標(biāo)程序可采用的辦法：1、對(duì)高頻指令增強(qiáng)功能加快速度，低頻指令合并和取消；2、復(fù)合指令代替子程序或宏。 8、haffman構(gòu)造方法：構(gòu)造haffman 樹(shù)、每個(gè)節(jié)點(diǎn)用01表示、從根開(kāi)始01編碼優(yōu)點(diǎn)：平均碼長(zhǎng)最短，冗余少。缺點(diǎn)：種類(lèi)多，不易譯碼。9、haffman 壓縮概念的基本思想？概率高的事件用短位數(shù)表示，低的用長(zhǎng)位數(shù)表示。10、以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表示說(shuō)明數(shù)的可表示精度、運(yùn)算中的精度損失，尾數(shù)基值取小對(duì)哪個(gè)有利哪個(gè)不利？概率高的事件用短位數(shù)表示，低的用長(zhǎng)位數(shù)表示。10、以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表示說(shuō)明數(shù)的可表示精度、運(yùn)算中的精度損失，尾數(shù)基值取小對(duì)哪個(gè)有利哪個(gè)不利？失指運(yùn)算中尾

10、數(shù)超長(zhǎng)造成的損失。尾數(shù)基值取小則可表示范圍變小，個(gè)數(shù)減少，分布變密，精度提高，速度降低，對(duì)前者有利，對(duì)后者不利。11、OS 中哪些適合硬化或固化？哪些不適合？高頻使用的機(jī)構(gòu)型功能適合，策略型功能不適合。12、什么是程序的動(dòng)態(tài)再定位？執(zhí)行每條指令時(shí)才形成的訪(fǎng)存物理地址的方法叫動(dòng)態(tài)再定位表硬件。13、縮短地址碼長(zhǎng)度的方法基址、變址、相對(duì)尋址、分段、寄存器尋址、寄存器間接尋址等。14、變址和基址各適用于何種場(chǎng)合？設(shè)計(jì)一種只用6位地址碼就可以指向一大地址空間中任意64個(gè)地址之一的尋址機(jī)構(gòu)。變址適合標(biāo)量計(jì)算機(jī)中，基址主要對(duì)邏輯與物理空間進(jìn)行變換，支持動(dòng)態(tài)再定位。664PC址。1515RISC原則：精簡(jiǎn)指

11、令條數(shù)、格式，讓指令等長(zhǎng)，一個(gè)周期內(nèi)完成，增加通用寄存器，一般指令不可訪(fǎng)存只能對(duì)寄存器操作，硬件實(shí)現(xiàn)為主，少量微程序解釋?zhuān)岣呔幾g程序質(zhì)量。技術(shù)：按以上原則優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)指令，設(shè)置寄存器，指令采用重疊流水方式解釋?zhuān)捎醚舆t轉(zhuǎn)移，提高便宜程序質(zhì)量。16CISCRISC，今后的發(fā)展是什么？CISC 問(wèn)題：系統(tǒng)龐大導(dǎo)致成本高可靠性低，80%指令利用率低，性?xún)r(jià)比低。RISC 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)，適合VLSI 實(shí)現(xiàn)，解決了CISC 的上述問(wèn)題。序要求高。發(fā)展趨勢(shì)：二者互相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。17、比較四種浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)下溢處理方法1，2（-m0.2（-m-12（-，2k 個(gè)字的ROMPLA0，能調(diào)節(jié)統(tǒng)計(jì)平均誤差，處

12、理速度快但需增加硬件。第三章 總線(xiàn)、中斷與輸入輸出系統(tǒng)1、以 IBM370為例說(shuō)明為什么把中斷分類(lèi)以及分成幾類(lèi)。1、以 IBM370為例說(shuō)明為什么把中斷分類(lèi)以及分成幾類(lèi)。IBM37062、專(zhuān)用和非專(zhuān)用線(xiàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)2、專(zhuān)用和非專(zhuān)用線(xiàn)各自的優(yōu)缺點(diǎn)總線(xiàn)數(shù)多且長(zhǎng)，成本高，利用率低，不易擴(kuò)展。3、減少總線(xiàn)線(xiàn)數(shù)的方法線(xiàn)的組合：減少按功能和傳遞方向所需的線(xiàn)數(shù)。編碼：對(duì)少數(shù)幾根功能線(xiàn)進(jìn)行編碼取代多根單功能線(xiàn)。并/串-串/并：在總線(xiàn)兩端設(shè)置轉(zhuǎn)換器，經(jīng)分拆移位后在目的端形成完整的字。4、比較幾種數(shù)據(jù)寬度單字：適合低速設(shè)備，不用指明傳送信息單位，缺點(diǎn)是速度慢總線(xiàn)利用率低； 定長(zhǎng)塊：高速設(shè)備，充分利用總線(xiàn)寬度不用指

13、明傳送信息單位，但不靈活；小。小時(shí)成為單字方式總線(xiàn)利用率低。單字加可變長(zhǎng)塊：普遍使用，靈活有效，但復(fù)雜開(kāi)銷(xiāo)大。5、有通道情況下的 I/O 過(guò)程a 目態(tài)程序中可安排I/O 廣義指令b 運(yùn)行到廣義指令后，產(chǎn)生訪(fǎng)管中斷cCPU 響應(yīng)中斷后進(jìn)入管態(tài)d 管理程序根據(jù)廣義指令編寫(xiě)通道程序，進(jìn)入通道選擇設(shè)備期e 選擇通道和子通道，取出指令，選擇控制器和設(shè)備，發(fā)啟動(dòng)命令，結(jié)束通道選擇設(shè)備期f 進(jìn)入通道數(shù)據(jù)傳送期，完成數(shù)據(jù)傳送g 向 CPU 發(fā)I/O 請(qǐng)求，第二次轉(zhuǎn)管態(tài)，調(diào)出相應(yīng)管理程序，之后CPU 返回目態(tài)。6、比較通道的三種類(lèi)型6、比較通道的三種類(lèi)型字節(jié)多路：?jiǎn)巫止?jié)，適于大量低速設(shè)備，字節(jié)交叉，多次選擇設(shè)備

14、，分時(shí)共享，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量之和。數(shù)組多路：定長(zhǎng)塊，適于大量高速設(shè)備，成組交叉，多次選擇設(shè)備，分時(shí)共享，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量最大的那個(gè)。選擇：不定長(zhǎng)塊，高優(yōu)先級(jí)高速設(shè)備，獨(dú)占通道，一次選擇設(shè)備，獨(dú)占，滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量最大的那個(gè)。7I/O重新啟動(dòng)？機(jī)器校驗(yàn)若不及時(shí)處理，系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。程序中斷若低于外部和I/O 中斷可能導(dǎo)致混亂。只有處理完機(jī)器故障后，才能進(jìn)入訪(fǎng)管中斷。重新啟動(dòng)一般時(shí)間并不緊迫，所以放在最后。8ab 總線(xiàn)不忙時(shí)，總線(xiàn)控制器響應(yīng)請(qǐng)求，送出總線(xiàn)可用。cdef 傳送完成，去除總線(xiàn)忙g 總線(xiàn)請(qǐng)

15、求再次建立時(shí)，重復(fù)新的分配過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，線(xiàn)數(shù)少，可擴(kuò)充性好，可靠性高。缺點(diǎn)：對(duì)總線(xiàn)可用線(xiàn)及電路敏感，不靈活，速度慢。9ab 總線(xiàn)不忙時(shí)，定時(shí)查詢(xún)誰(shuí)發(fā)的請(qǐng)求cdef 總線(xiàn)請(qǐng)求再次建立時(shí)，重復(fù)新的分配過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：靈活，可靠性高缺點(diǎn)：線(xiàn)數(shù)多，擴(kuò)展性差，控制復(fù)雜，總線(xiàn)分配受限計(jì)數(shù)信號(hào)。10ab 總線(xiàn)未分配時(shí)，總線(xiàn)分配器根據(jù)某種算法仲裁哪個(gè)申請(qǐng)部件使用總線(xiàn)。c 數(shù)據(jù)傳送d優(yōu)點(diǎn)：速度快，靈活，方便隔離失效部件 缺點(diǎn)：線(xiàn)數(shù)多，復(fù)雜。11、在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷系統(tǒng)的軟硬件功能是怎樣分配的，為什么這樣分配？ 中斷響應(yīng)要求快，一般用硬件實(shí)現(xiàn)。中斷的處理過(guò)程一般用軟件，也可用硬件支持。中斷響應(yīng)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)的保

16、存和恢復(fù)用硬件實(shí)現(xiàn)，以保證響應(yīng)速度。另一部分現(xiàn)場(chǎng)用軟件實(shí)現(xiàn)，提高靈活性。第四章存儲(chǔ)體系1、在分體交叉存儲(chǔ)器中為什么實(shí)際頻寬不隨M 增大而線(xiàn)性增大？1、在分體交叉存儲(chǔ)器中為什么實(shí)際頻寬不隨M 增大而線(xiàn)性增大？M 大-數(shù)據(jù)總線(xiàn)長(zhǎng)-負(fù)載重-增加門(mén)級(jí)數(shù)-增加延遲；順序取指效率可提高M(jìn) 倍，但出現(xiàn)轉(zhuǎn)移效率就會(huì)下降。2、段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。2、段式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程。程序號(hào)、段號(hào)、段內(nèi)偏移量由程序號(hào)找到相應(yīng)的段表基址寄存器，查到段表始址和段表長(zhǎng)度。3由段表始址和段號(hào)找到裝入位等相應(yīng)表項(xiàng)15，否則產(chǎn)生缺頁(yè)中斷3、段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程3、段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址轉(zhuǎn)換過(guò)程用戶(hù)標(biāo)志、段號(hào)、頁(yè)號(hào)、頁(yè)

17、內(nèi)偏移檢查是否越界找到段表中表項(xiàng)檢查裝入位，段長(zhǎng)找到頁(yè)表中表項(xiàng)檢查裝入位4、段式存儲(chǔ)管理優(yōu)缺點(diǎn)4、段式存儲(chǔ)管理優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：并行編程，縮短時(shí)間；相對(duì)獨(dú)立，易于維護(hù)；實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)；便于共享和分段保護(hù)。缺點(diǎn)：主存利用率低；降低了訪(fǎng)寸速度；空閑區(qū)管理復(fù)雜；查表速度慢。5、分頁(yè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)5、分頁(yè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：表項(xiàng)短，減少訪(fǎng)表時(shí)間；零頭少；速度快。缺點(diǎn)：強(qiáng)制分頁(yè)，不利于存儲(chǔ)保護(hù)和擴(kuò)充；有效地址生成慢。6、段頁(yè)式管理的優(yōu)缺點(diǎn)6、段頁(yè)式管理的優(yōu)缺點(diǎn)7、為什么要發(fā)展存儲(chǔ)體系優(yōu)點(diǎn)：具有段式、頁(yè)式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：有效地址形成慢。7、為什么要發(fā)展存儲(chǔ)體系單一工藝的存儲(chǔ)器件不能同時(shí)滿(mǎn)足容量、速度和價(jià)格的要求；并行主存系

18、統(tǒng)效果有限。所以必須使用由多種不同工藝存儲(chǔ)器組成的存儲(chǔ)系統(tǒng)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上公斤，發(fā)展存儲(chǔ)體系。8、頁(yè)面失效頻率算法的思想8、頁(yè)面失效頻率算法的思想高總的主存利用率。9、主存頁(yè)面表實(shí)現(xiàn)的變形LRU最近最久未使用算法 1）建立主存頁(yè)面表01011，0的頁(yè)。10、頁(yè)式管理中的主存頁(yè)面表和頁(yè)表是一張表嗎？10、頁(yè)式管理中的主存頁(yè)面表和頁(yè)表是一張表嗎？頁(yè)表是一個(gè)程序一張；主存頁(yè)面表是整個(gè)主存一張。11、比較寫(xiě)回法寫(xiě)直達(dá)法寫(xiě)回法：信息只寫(xiě)入CACHE，僅需要替換時(shí)才送回主存。節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)，但增加CACHE 復(fù)雜性。寫(xiě)直達(dá)法：寫(xiě)入CACHE 時(shí)也寫(xiě)入主存。開(kāi)銷(xiāo)小，簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)時(shí)間。12、CPU-Cache-主存層

19、次，CPU-主存-輔存層次異同。12、CPU-Cache-主存層次，CPU-主存-輔存層次異同。相同點(diǎn)：都需要地址映象表和地址變換機(jī)構(gòu)。不同點(diǎn)：前者為縮小CPU前者硬件后者軟影結(jié)合實(shí)現(xiàn)地址變換；前者用頁(yè)表后者用目錄表實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)地址映象表；前者CPUCPU13、散列法實(shí)現(xiàn)快表的地址變換過(guò)程A=H（Nv）查找NvA，再找到Nv地址變換時(shí)先查快表再查慢表1414Cache將主存與Cache判斷要訪(fǎng)問(wèn)的主存地址塊號(hào)是否在Cache 中。3）若在，變換為CacheCache。若不在，將該信息由主存調(diào)入CacheCPU。若CacheCache15、比較 Cache-主存層次的幾種地址變換方式塊號(hào)和塊內(nèi)地址形

20、成Cache塊號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：塊沖突低，空間利用率最高；缺點(diǎn)：映象表長(zhǎng)，查表速度慢。Cache 地址；根據(jù)塊號(hào)讀-CacheCacheCacheCache2ncb，Cache+2塊號(hào)）位（）Cache16、什么是堆棧型的替換算法n=Lt 時(shí) ，Bt（n）=Bt（n+1） n：分配給程序的實(shí)頁(yè)數(shù)B（n：t Lt：t17、主存實(shí)際頻寬與模數(shù) m 的關(guān)系是什么？原因？指令流與數(shù)據(jù)流隨機(jī)時(shí)，主存實(shí)際頻寬與模數(shù) m 有什么關(guān)系？隨機(jī)性。完全隨機(jī)時(shí)，大致成平方根關(guān)系增大。18CPUCacheCache什么開(kāi)銷(xiāo)？寫(xiě)回法：僅Cache 替換時(shí)才寫(xiě)回主存。每個(gè)Cache 塊需增加一個(gè)修改位的資源開(kāi)銷(xiāo)。寫(xiě)直達(dá)法：同時(shí)寫(xiě)

21、入Cache 和主存，需增加時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。19、二級(jí)虛擬儲(chǔ)存層次的等效訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間與主輔存訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間有什么關(guān)系？提高存儲(chǔ)層次的訪(fǎng)問(wèn)速度，可采取的措施有哪些？主輔存的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為T(mén)1和 T2，等效訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間TA=HT1+（1-H）T2，H 為主存命中率?？刹扇〉拇胧?。TA主存訪(fǎng)問(wèn)周期時(shí)，可用改進(jìn)替換算法、增大主存容量等辦法來(lái)提高HT1；加快地址映象和變換，如采用快慢表，增大快表命中率等。20、解釋頁(yè)面失效、頁(yè)面爭(zhēng)用，什么時(shí)候同時(shí)發(fā)生，什么時(shí)候不同時(shí)發(fā)生？頁(yè)面爭(zhēng)用。分配給程序的內(nèi)存被全部占用后，會(huì)同時(shí)發(fā)生。反之不同時(shí)發(fā)生。第五章 重疊、流水和向量處理機(jī)1、試舉例說(shuō)明什么是“先讀后寫(xiě)”，“寫(xiě)-寫(xiě)”，“先寫(xiě)后讀”相

22、關(guān)？設(shè)有指令i 要讀數(shù)的單元正是k正常順序是ik 可能先于指令i 被解釋?zhuān)瑥亩鴌k寫(xiě)之前的相關(guān)。若k向一單元寫(xiě)數(shù)據(jù)，正常情況下最后單元中應(yīng)保存k 可能先于i“”相關(guān)。2、解決通用寄存器數(shù)相關(guān)有幾種方法？試作簡(jiǎn)單比較。方法1：分析 k+1”“分析 k+1”推到執(zhí)行k”分k+1”能取得正確操作數(shù)即可。缺點(diǎn)：它們是以犧牲速度為代價(jià)。優(yōu)點(diǎn)：不增加設(shè)備。方法2：執(zhí)行k+”之前輸入中已獲得正確信息。優(yōu)點(diǎn)：重疊速度不下降。缺點(diǎn)：增加設(shè)備為代價(jià)。3、為實(shí)現(xiàn)指令重疊解釋可能采取哪些辦法？簡(jiǎn)單分析其特點(diǎn)？ 方法1：指令的保護(hù)。缺點(diǎn)：主存總線(xiàn)控制復(fù)雜，軟件設(shè)計(jì)麻煩。方法2：指令和操作數(shù)混存在多體交叉主存結(jié)構(gòu)中方法3

23、：增設(shè) FIFO 工作的指令緩沖寄存器。當(dāng)主存空閑時(shí)預(yù)取下幾條指令到指緩。優(yōu)點(diǎn)：微操作可分成分析指令和執(zhí)行指令兩部分。缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)相關(guān)問(wèn)題。4、試比較幾種指令級(jí)高度并行的超級(jí)處理機(jī)提高。優(yōu)點(diǎn)：硬件不調(diào)整指令順序、容易實(shí)現(xiàn)、適合矩陣計(jì)算。缺點(diǎn)：開(kāi)銷(xiāo)大。超流水線(xiàn)處理機(jī)：利用時(shí)間并發(fā)性，利用較短時(shí)鐘周期提高流水線(xiàn)速度。優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)銷(xiāo)小。缺點(diǎn)：必須有高速時(shí)鐘機(jī)。5、流水線(xiàn)按級(jí)別分成幾類(lèi)？線(xiàn)性流水線(xiàn)與非線(xiàn)性流水線(xiàn)有什么區(qū)別？動(dòng)態(tài)流水線(xiàn)和靜態(tài)流水線(xiàn)有什么區(qū)別？6、在“一次重疊”的機(jī)器中，會(huì)出現(xiàn)哪些相關(guān)？如何處理？轉(zhuǎn)移指令與后續(xù)指令相關(guān)：減少使用轉(zhuǎn)移指令，需要使用時(shí)可采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)。 指令相關(guān)：不允許程序在執(zhí)行

24、過(guò)程中修改指令，需要修改指令時(shí)可用類(lèi)似于 IBM370執(zhí)行指令，變指令相關(guān)為操作數(shù)相關(guān)，統(tǒng)一按操作相關(guān)去處理。主存空間數(shù)相關(guān)：在存儲(chǔ)控制器中，寫(xiě)數(shù)申請(qǐng)優(yōu)先于讀數(shù)申請(qǐng)被響應(yīng)變址值二次相關(guān)， 設(shè)置變址值相關(guān)專(zhuān)用通路。通用寄存器組的變址值一次相關(guān)：設(shè)置變址值相關(guān)專(zhuān)用通路，并推后后續(xù)指令的分析。7、為處理流水機(jī)器的全局性相關(guān)，可以加快或提前形成轉(zhuǎn)移指令所需的條件碼，那么可從哪兩方面考慮？舉例說(shuō)明。置專(zhuān)用的條件碼寄存器，以便在判斷是否循環(huán)時(shí)，已提前產(chǎn)生了條件碼。8、解釋重疊方式中的“一次重疊”的含義?！焙蛨?zhí)行執(zhí)行 與分析 k+1”在時(shí)間上重疊，也就是讓指令分析部件與指令執(zhí)行部件同時(shí)處理相鄰的兩條指令。9

25、、什么是流水線(xiàn)的速度瓶頸？消除流水線(xiàn)速度瓶頸的方法有哪兩種，舉例示意說(shuō)明。流水線(xiàn)中經(jīng)過(guò)時(shí)間最長(zhǎng)的功能段就是流水線(xiàn)中的速度瓶頸2t，其它各段均為段再細(xì)分成兩個(gè)子段，各子段經(jīng)過(guò)時(shí)間均為 t；二是將瓶頸子過(guò)程多套并聯(lián)，如上例，將瓶頸重復(fù)設(shè)置兩個(gè)，任務(wù)錯(cuò)開(kāi)一個(gè)t10、流水機(jī)器的中斷處理有哪兩種方法，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 流水機(jī)器的中斷處理有不精確斷點(diǎn)法和精確斷點(diǎn)法兩種。對(duì)應(yīng)于發(fā)出中斷的指令，有利于程序的排錯(cuò)，但不利之處是需要大量后援寄存器。11、在流水機(jī)器中，全局性相關(guān)指的是什么？處理全局性相關(guān)的方法有哪些？簡(jiǎn)要說(shuō)明。全局性相關(guān)是轉(zhuǎn)移指令與其后續(xù)指令之間的相關(guān)。處理方法有：猜測(cè)法，猜選其中一個(gè)分支繼續(xù)流入

26、，待條件碼形成后再?zèng)Q定是繼續(xù)執(zhí)行，還是作廢， 按另一分支重新流入。提前形成轉(zhuǎn)移所需的條件，包括指令內(nèi)或程序段內(nèi)條件碼的提前生成。停止預(yù)取指令；猜選分支恒選循環(huán)分支。12、流水處理的主要技術(shù)途徑是什么？在 CPU 中可以有哪兩類(lèi)流水？在存儲(chǔ)系統(tǒng)或存儲(chǔ)體系中舉出兩個(gè)應(yīng)用流水的例子。CPU 內(nèi)部可以有指令流水線(xiàn)和CACHE 存儲(chǔ)器的查地址映象表和訪(fǎng)物理CACHEm第六章 陣列處理機(jī)1、試分析陣列處理機(jī)特點(diǎn)陣列處理機(jī)提高速度是利用資源重復(fù)，利用并行性中的同時(shí)性；處理單元同等地?fù)?dān)負(fù)起各種運(yùn)算，其設(shè)備利用率可能不那么高；速度提高在硬件價(jià)格大幅度下降情況下，潛力巨大；互連網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)性能影響顯著；互連網(wǎng)絡(luò)使陣

27、列處理機(jī)比固定結(jié)構(gòu)的單功能流水線(xiàn)靈活；陣列處理機(jī)結(jié)構(gòu)和所采用并行算法緊密聯(lián)系；陣列處理機(jī)還必須提高標(biāo)量處理速度。處理單元陣列控制及標(biāo)量處理的處理機(jī)和專(zhuān)門(mén)從事輸入輸出及操作系統(tǒng)管理的處理機(jī)組成 的一個(gè)異構(gòu)型多處理機(jī)系統(tǒng)。2、試比較陣列機(jī)的兩種基本形式分布式存儲(chǔ)器陣列機(jī)。集中式共享存儲(chǔ)器陣列機(jī)。3、試比較多級(jí)互連的幾種網(wǎng)絡(luò)ATRAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：第 I 級(jí)交換單元處于交換方式時(shí)，實(shí)現(xiàn) Cubei；控制方式：級(jí)控制分級(jí)控制；交換單元：二功能交換單元。間接二進(jìn)制N 方體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：第I 級(jí)交換單元處于交換方式時(shí)，實(shí)現(xiàn)Cubei；控制方式：?jiǎn)卧刂?；交換單元：二功能交換單元。多級(jí)混洗omega拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：每一級(jí)

28、有一個(gè)全混拓?fù)浜鸵涣兴墓δ芙粨Q單元；控制方式：?jiǎn)卧刂疲唤粨Q單元：四功能交換單元。多級(jí)PM2IPM2I二功能交換單元。全排列Benes拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三維立方體多級(jí)網(wǎng)絡(luò)與它的逆網(wǎng)絡(luò)連在一起，省去中間重復(fù)一級(jí)；控制方式：?jiǎn)卧刂?；交換單元：二功能交換單元。4、試說(shuō)明間接二進(jìn)制n 方體網(wǎng)絡(luò)是阻塞式網(wǎng)絡(luò)N 個(gè)端要實(shí)現(xiàn)任意排列，應(yīng)有N！種。而單元控制的 N=lnN/ln2級(jí)間接二進(jìn)制方體網(wǎng)絡(luò)中，每級(jí)有 N/2個(gè)開(kāi)關(guān)，N 級(jí)互連網(wǎng)交換開(kāi)關(guān)總數(shù)為（NlnN/ln2）/2.要實(shí)現(xiàn)入、出端的一一映射，每個(gè)開(kāi)關(guān)只能取直接或交換兩種功能。所以開(kāi)關(guān)狀態(tài)總共有2（NlnN/ln2）/2，即N（N/2）種。當(dāng) N2時(shí)，N（N

29、/2）所以它無(wú)法表示所有N！排列，所以當(dāng)多個(gè)入出端同時(shí)連接時(shí)可能發(fā)生沖突，即間接二進(jìn)制 N 方體網(wǎng)絡(luò)是阻塞式網(wǎng)絡(luò)。5、試比較互連網(wǎng)動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兩種形式單元之間的信息傳送。節(jié)省設(shè)備，但通過(guò)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制要求高。6、試比較單級(jí)互連的幾種函數(shù)Cube相連的2個(gè)處理單元其二進(jìn)制編號(hào)只有一位不同。Cubei，其第 i 位取反。有l(wèi)ogN（以2 為底，下同）種函數(shù)，任意兩點(diǎn)最大距離是logN，最多使用logN 次函數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意入出端連接，可逆。PM2IJ號(hào)處理單元直接連接的結(jié)點(diǎn)是2（ilogN-PM2j=j20ilogN-， 0jN-12logN-N/2可逆。混洗每個(gè)結(jié)點(diǎn)連到另一個(gè)二進(jìn)制結(jié)點(diǎn)最低位是

30、其最高位的結(jié)點(diǎn)。Shuffer（Pn-1P1P0）=Pn-2P1P0Pn-1.有2種函數(shù)，任意兩點(diǎn)最大距離是2logN-1，最多使用2logN-1次函數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意入出端的連接，不可逆。7、單指令流多數(shù)據(jù)流的并行處理機(jī)在系統(tǒng)組成上應(yīng)包含哪些部分和功能？ 用專(zhuān)門(mén)的并行算法對(duì)數(shù)組、向量中的元素進(jìn)行并行處理；用一臺(tái)高性能處理機(jī)來(lái)進(jìn)行標(biāo)量處理和控制互連網(wǎng)絡(luò)的連接； 用一臺(tái)管理處理機(jī)來(lái)運(yùn)行系統(tǒng)程序和輸入輸出任務(wù)。8、什么是全排列網(wǎng)絡(luò)？實(shí)現(xiàn)全排列網(wǎng)絡(luò)有哪兩種方法？可實(shí)現(xiàn)N 個(gè)入端的所有N！種排列的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)全排列網(wǎng)絡(luò)，即N 個(gè)端所有一到一的傳送都不會(huì)發(fā)生傳送路徑使用沖突的互連網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)全排列網(wǎng)絡(luò)的出方法有：在多

31、級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)的輸出端設(shè)置鎖存器，使輸出端的數(shù)據(jù)再一次通過(guò)多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)； 2logN-1級(jí)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)第七章多處理機(jī)1、簡(jiǎn)述緊耦合和松耦合的多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各處理機(jī)之間通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)共享主存的緊耦合多處理機(jī)。緊耦合系統(tǒng)由P 臺(tái)處理機(jī)， 個(gè) I/O-I/O 互連網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)處理機(jī)與外設(shè)的連接。每個(gè)處理機(jī)可自帶局部存儲(chǔ)器，也可自帶 Cache.存儲(chǔ)器模塊可采用流水工作方式。緊耦合系統(tǒng)多用于并行作業(yè)中的多任務(wù)，一般處理機(jī)是同構(gòu)的。各處理機(jī)間通過(guò)共享I/O 子系統(tǒng)、通道或通信線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)機(jī)間通信，不共享主存的是松耦合系統(tǒng)。松散耦合多處理機(jī)由P 個(gè)處理機(jī)，一個(gè)通道，一個(gè)仲裁開(kāi)關(guān)和消息傳送系統(tǒng)。每個(gè)處理機(jī)帶有一個(gè)局部存儲(chǔ)器和一組I/O 設(shè)備。在仲裁開(kāi)關(guān)的通道中有高速通信存儲(chǔ)，用來(lái)緩沖傳送的信息塊。松散耦合多處理機(jī)較適合粗粒度的并行計(jì)算。2、簡(jiǎn)述對(duì)樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換的過(guò)程首先利用交換律把相同的運(yùn)算集中在一起一步降低樹(shù)高。3、試比較3種類(lèi)型的多處理機(jī)操作系統(tǒng)主從型：管理程序只在一臺(tái)處理機(jī)上運(yùn)行。硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單顯低于主處理機(jī)，或由功能差別大的多個(gè)處理機(jī)組成的異