复习题-计算机体系结构

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1、复习题-计算机体系结构1.简述：1）计算机体系结构研究的目的，2）计算机系统中并行性的层次划分。1）、如何利用现有软硬件技术，以并行、流水机制改变系统的工作方式，通过增加性能结构，综合软硬件优势提高计算机系统性能2）、①指令内并行（从低层到高层）②指令级并行③任务（或过程）级并行④作业（或程序）级并行在这种层次结构中，高层并行性的实现中软件比重逐渐加大，而硬件功能分担比重逐渐减弱2.简述：1）计算机体系结构、计算机组成、计算机实现的研究内容；2）这三者之间的关系（要求附图说明）与系列机的定义。（1）、计算机体系结构：仅仅以程序员看到的机器

2、属性作为体系结构的定义是片面的，某些性能结构对程序员透明例如，高速缓冲存贮器、重叠和流水处理结构等，在机器指令系统中一般无反映，需要更深入了解计算机内部的逻辑组成、性能结构因此，我们可以概略地认为计算机体系结构是机器的逻辑结构和性能结构计算机体系结构作为一门学科，主要研究软件、硬件功能分配以及高性能计算机设计技术计算机组成：是计算机体系结构的逻辑实现，包括：机器内部的数据流和控制流的组成及逻辑设计等，着重于机器内部事件的时序和控制机构计算机实现：是计算机组成的物理实现，包括：处理机、主存贮器等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块

3、、插件、底板的划分与连接等有关的制造工艺技术（2）关系：同一种体系结构定义下有多种组成方案，同一种组成方案下又有多种实现方法（3）系列机的定义：同一厂家生产的具有基本相同体系结构，不同组成和实现，形成的一系列不同档次而软件兼容的机器。3.简述：1）程序局部性原理；2）程序局部性原理在多级存储体系中的应用。（1）程序局部性在任一短时间范围内，程序对存贮器的访问往往集中于小的存贮器区域内局部性表现为处理机发出的访问地址随时间局部集中，在聚集区内可出现重复地址（2）实现多级存贮器关键技术之一有新旧内容替换，这需要需要高效率的替换算法，LRU是一

4、种基本的替换算法，它利用程序局部性特点，替换最近最少使用的页面4.简述提高存储器带宽的主要途径。简述：1）存储系统性能评价的关键指标，2）提高存储系统性能的基本途径。1）存储系统性能评价的关键指标大容量；高速度；低价格2）提高存储系统性能的基本途径。a.器件技术，缩短访问时间（T↓）b.多体并行存贮器结构加宽存贮字长度（W↑）?超长字存储方案缩短平均访问周期（Ta↓）?多模块交叉存储方案c.多级存贮器层次结构以不同速度、容量的存储器进行层次化组织（Ta↓）即提高容量、带宽，又降低成本，属于高效率技术5.超长字存储方案单缓冲结构图及工作原理

5、描述。单缓冲方案的读/写工作过程：(1）访问地址中的“行地址”与行地址寄存器比较；（2）如果比较“=”，则用访问“行内地址”通过多路分配器/选择器对缓冲行的对应单元进行读/写，如果写入则设置修改标志位，操作结束；（3）如果比较“≠”，则先将行缓冲中的已修改数据写回存储体，即根据修改标志启动对应存储体，用关联行地址写入修改单元内容。（4）用访问“行地址”启动存储体（整体），读出访问行打入行缓冲，并清除全部修改标志位；（5）如果读操作，则用访问“行内地址”通过多路分配器/选择器读出缓冲行的对应单元输出到数据总线，转（7）刷新行地址寄存器，结束

6、（6）如果写操作，则用访问“行内地址”通过多路分配器/选择器对缓冲行的对应单元写入总线数据，并设置修改标志位；（7）用访问行地址刷新行地址寄存器，操作结束。6.超长字存储方案双缓冲结构图及工作原理描述。读出工作过程：（1）访问地址中的“行地址”与地址寄存器中的旧地址比较，即与前次访问行的地址比较；（2）如果比较“=”，则说明访问内容已在行缓冲器中，用访问地址中的“行内地址”通过多路选择器MUX从行缓冲的选择对应单元内容输出；（3）如果比较“≠”，则说明访问内容不在行缓冲器中，启动存储体读出访问行送入行缓冲中，再由“行内地址”通过多路选择器

7、MUX从行缓冲的选择对应单元内容输出；（4）如果比较“≠”，用访问行地址刷新地址寄存器内容，已备后续访问时定位。写入工作过程：（1）访问地址中的“行地址”与地址寄存器中的关联地址（旧地址）比较，即与前次访问行的地址比较；（2）如果比较“=”，说明访问内容已在行缓冲器中，则用访问地址中的“行内地址”通过多路分配器将写入数据保存写缓冲行的对应单元，并设置修改标志位；?（3）如果比较“≠”，说明“写缓冲器”内容不是当前访问行，则先将写缓冲中的已修改数据写回存储体，即根据修改标志条件启动对应存储体，用关联行地址写入修改单元内容，并清除修改标志位；

8、再通过多路分配器将写入内容保存到写行缓冲的对应单元，并设置修改标志位；?（4）如果比较“≠”，用访问行地址刷新地址寄存器内容，已备后续访问时定位。7.简述虚拟存储器中的两级地址变换过程（要求附