成都理工大学计算机系统结构总复习提纲2016

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1、系统结构总复习CHOI一.基本概念1.计算机系统层次结构（0・6级）：p3第6级：应用程序第5级：高级语言第4级：汇编语言第3级：操作系统第2级：机器语言第1级：微程序应用软件系统软件软硬件分界硬件第0级：硬联逻辑2.系统结构的定义由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。计算机系统结构主要研究软件、硬件界面的确定，即哪些功能由硬件或软件完成。计算机组成：指的是计算机系统结构的逻辑实现计算机实现：指的是计算机组成的物理实现3.透明性：一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性现彖。4.Flynn分类法：SISD:单指令单

2、数据流SIMD：单指令多数据流MISD：多指令单数据流MIMD：多指令多数据流5•计算机系统设计者的主要任务：（1）确定用户对计算机系统的功能、价格和性能的要求（2）软硬件的平衡（3）设计出符合今后发展方向的系统结构6.计算机系统设计的主要方法：由下往上设计、由上往下设计、有中间开始设计7.存储程序原理的基本点是指令驱动，即程序由指令组成8.系列机：指在一个厂家生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。9.模拟与仿真：模拟：用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统，若A实现B,那么称A为宿主机，B为虚拟机。仿真:用微程序直

3、接解释另一种机器指令系统的方法称为仿真。A为宿主机，B为目标机。二、计算题：1.Amdahl定律改进之前程序运行总时间可写为：To=行（1—厶+心），改进之后由于其中部分操作加快，总时间降为：Tn=厶（1—厲+刍）根据加速比定义，有：Sn=¥=J—-n（1-①+扌2.CPI计算工（li0J07=ICxCPI}MIPS/CxCP/xCrCLEX10MFL0PS=MIPS每次浮点运算所需指令条数,主要用于向量计算机。Te=ICxCPIxCYCLETi=CxCPIjXCYCLEi其中：CYCLE=-,IC二工IC,fi=另一方面，我们又可以写fl4二》E二工(/GXCP

4、IjxCYCLE)二工(/c,xCPI)xCYCLEi=i=LZ=l_比较上面第一式与最后一式，可以得到CPI与CPIi的关系nICxCPI辽(CxCPI)i=或者写为CP/二£(±xCP。，它表明CP/为所有CP/j的加权平均值。/=i/c3.MIPS主要用于标量计算机;CH02一.基本概念1.目前常用的编址单位有：字编址、字节编址、位编址。2并行存储器的编址技术：地址码高位交叉编址、地址码低位交叉编址。3.寻址方式：立即数寻址、寄存器寻址、主存寻址、堆栈寻址。定位方式：把指令和数据中的逻辑地址转换成主存储器的物理地址。5.设计指令系统时，在功能发面的最基

5、本要求是：指令系统的完整性、规整性、高效率和兼容性。6.基本指令：数据传送指令、运算类指令、程序控制类指令、输入输出指令、处理机控制和调试指令。7.CISC：复杂指令系统计算机。RISC：精简指令系统计算机。8・RISC特征：简单而统一格式的指令译码大部分指令可以单周期执行完成只有LOAD和STORE指令可以访问存储器简单的寻址技术采用延迟转移技术采用LOAD延迟技术三地址指令格式较多的寄存器对称的指令格式9.RISC思想的精华：减少CPI。10.RISC的关键技术：延时转移技术、指令取消技术、重叠寄存器窗口技术、指令流调整技术，破件为主固件为辅。二、计算题:操作码

6、优化表示（Huffman编码及扩展编码方法）：书P91-95CH03一、基本概念1.存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硕件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统。速度接近速度最快的那个存储器，容量与容量最人的那个存储器相等或相近，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。2.两种存储系统：一种是由Cache和主存储器构成的Cache存储系统，为了提高存储器的速度。一种是由主存储器和磁盘存储器构成的虚拟存储系统，为了增加存储器的存储容量。3.三条途径解决频带平衡问题:(1)多个存储器并行工作(2)设置各种缓冲存储器(3)采用存储系统3

7、.高位交叉访问存储器：扩大存储器容量。4.低位交叉访问存储器：提高存储器访问速度。5.三种地址空间：虚拟地址空间、主存储器地址空间、辅存地址空间。地址映像：把虚拟地址空间映像到主存地址空间。地址变换：在程序运行时，把虚地址变换成主存实地址。三种虚拟存储器：段式虚拟存储器、页式虚拟存储器、段页式虚拟存储器。6.段式虚拟存储器的主要优点：（1）程序的模块化性能好（2）便于程序和数据的共享（3）稈序的动态链接和调度比较容易（4）便于实现信息保护段式虚拟存储器的主要缺点：（1）地址变换所花费的时间比较长（2）主存储器的利用率往往比较低（3）对辅存的管理比较困难3.页式虚