体系结构概念总结

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1、第1章计算机系统结构的基本概念层次机构:按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构,每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。解释：对于高一级机器上的程序屮的每一条语句或指令，都是转去执行低-•级机器上的i段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下-•条语句或指令，再进行解释执行，如此反复,直到解释执行完整个

2、程序。计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。透明性：在计算机技术中，把这种木来存在的事物或属性，但从某种介度看乂好像不存在的概念称为透明性。计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，辺含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。计算机实现：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，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。系统加速比：对系统中某部分进行改进吋，改进后系统性能提高的倍数。Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改

3、进后，所能获得的整个系统性能的捉高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。大概率事件优先原则的基本思想是：对于大概率事件（最常见的事件），赋了它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。程序的局部性原理：程序执行吋所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。CPI二执行程序所需的时钟周期数/所执行的指令条数CPU性能公式：CPU时间二执行程序所盂的时钟周期数X时钟周期时间CPU时间=ICXCPIX时钟周期时间，IC为所执行的指令条数并行性：计算机系

4、统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。只要在时间上相互重叠，就存在并行性。它包括同时性与并发性两种含义。时间重叠：在并行性概念屮引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，伦流重穂地使用同一套侦件设备的各个部分，以加快硕件周转而赢得速度。资源重复：在并行性概念屮引入空间因素，以数量取胜。通过重复设置硬件资源，大幅度地提高计算机系统的性能。资源共享：这是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。异构型多处理机系统：由多个不同类型、至少担负不同功能的处理机组成，它们按照作业要求的顺序，利用时间重叠原

5、理，依次对它们的多个任务进行加工，各H完成规定的功能动作。同构型多处理机系统：由多个同类型或至少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同一作业中能并行执行的多个任务。第2章指令集结构的分类2」区别不同指令集结构的主要因素是什么？根据这个主要因素可将指令集结构分为哪3类？答：区別不同指令集结构的主要因素是CPU中用来存储操作数的存储单元。据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。2.2CISC指令集结构的计算机有什么缺点？答：缺点：（1）CISC结构的指令集中，各种指令的使用频率相差悬殊。（2）CISC结构指令的

6、复杂性带來了计算机体系结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错课。（3）CISC结构指令集的复杂性给VLSI设计增加了很人负担，不利于单片集成o（4）CISC结构的指令集中，许多复朵指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。（5）在CISC结构的指令集中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机体系结构技术（如流水技术）来提高系统的性能。2.3简述RISC指令集结构的设计原则。答（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令；（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成；（3）所有指令

7、长度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之I'可进行；（5）以简单有效的方式支持高级语言。2.4RTSC和CTSC处理机的指令系统结构在指令格式、寻址方式和每条指令的周期数（CP1）三方面有哪些区别？比较内容CISCRISC指令榕式变氏编码定长编码寻址方式各种都有只有load/store指令可以访存CPT远远大于1为12.5通常有哪几种指令格式，请简述其适用范围。答：（1）变长编码格式。如果系统结构设计者感兴趣的是程序的目标代码大小，而不是性能，就可以采用变长编码格式。（2）固定长度编

8、码格式。如果感兴趣的是性能，而不是程序的冃标代码大小，则口J以选择固定长度编码格式。（3）混合型编码格式。需要兼顾降低冃标代码长度和降低译码复朵度时，可以采用混合型编码格式。第3章流水线技术流水线：将一个垂复的时序过程，分解成为若十个了过程，而每一