k和k的计算可以用约等于指令流水线一开始的几个周期

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1、题型：选择题20分名词解释12分简答18分计算50分一点说明：K和k的计算可以用“约等于”指令流水线一开始的几个周期可以不算计算机系统I/OsystemProcessorCompilerOperatingSystem(Windows2K)Application(ex:browser)DigitalDesignCircuitDesignInstructionSetArchitectureDatapath&ControltransistorsMemoryHardwareSoftwareAssembler指令集体系结构（ISA）以指令系统为核心，包含数据类型格

2、式定义、寄存器设计、存储器访问和保护方式、I/O访问方式、中断结构、计算机状态的定义和切换等等。ISA设计的好坏直接决定了计算机的性能和成本。学习的内容信息（指令和数据）的表示。指令系统的设计。CPU设计存储器系统系统总线I/O接口和数据传输第一章计算机系统概述计算机系统的组成和分层结构硬件子系统：运算器、控制器、存储器、I/O设备软件子系统：系统软件和应用软件冯·诺依曼机器结构“存储程序”工作方式计算机的性能CPU性能指标：CPI、MIPS、FLOPSCPU性能的测量：基准程序CPI和哪些因素有关？时钟周期长度指令类型和条数是一个平均值，并不能很好的反

3、映性能为什么MIPS也不能很好的反映计算机性能？不同机器的指令集不同程序由不同的指令混合而成指令使用的频度动态变化第二章数据的机器级表示数据的类型分为数值型数据和非数值型数据数值数据三要素：进位计数制、定浮点和编码定点整数,有无符号整数和有符号整数定点整数用补码表示浮点数用IEEE754标准，float(32位)的格式第三章运算方法与部件补码定点数的加/减法器：在“无符号加法器”加“溢出检测”和“求负”电路定点数的乘除法器：用“加法+右移”实现乘法、“加法+左移”实现除法浮点数运算：用定点数的加减乘除运算实现。加减运算：对阶、尾数加减、规格化、舍入为保证

4、精度，浮点运算时要增加“保护位”，并考虑“舍入”所有运算都在ALU（算术逻辑部件）上运行ALU的运算由来自控制器对指令译码的操作控制端决定ALU的核心是“加法器”第四章存储器分层结构半导体随机访问存储器记忆单元–存储芯片–存储模块(内存条)–存储器层次：磁带-磁盘-主存-cache-寄存器虚拟存储器管理分页式(页表)，分段式(段表)，段页式(段表＋页表)TLB的引入虚拟地址和物理地址转换高速缓冲存储器cache程序访问局部化:时间局部性空间局部性映射关系:直接映射全相联映射组相联映射第五章指令系统指令系统（指令集体系结构中最核心部分）是软/硬件的交

5、界面一条指令必须隐含或明显地包含：操作码/源操作数地址/结果值地址/下一条指令地址CPU根据指令的操作码和指令格式确定操作数的类型、长度和地址寻址方式寄存器/寄存器间接/直接/间接/立即/堆栈/偏移(相对、变址和基址)操作类型传送/算术/逻辑/字符串/输入输出/程序流控制/系统控制/……根据设计和实现风格，指令系统分为两类：CISC：复杂指令集计算机RISC：精简指令集计算机第六章中央处理器CPU的功能——执行指令、检测“异常和中断”并响应CPU的组成数据通路中包含组合逻辑单元和存储信息的状态单元寄存器有两类：用户可见和系统专用（PC，IR，MAR，MD

6、R，PSWR）控制器对指令进行译码，与指令执行中的机器状态、时序信号（时钟）等组合，生成对数据通路进行控制的控制信号微程序控制器指令周期取指令、译码、(取数)、执行、(存结果)、(中断响应)一条指令的执行是数据在数据通路中流动的过程数据通路的设计单周期Datepath：CPI=1(Clock宽度为最复杂指令周期)多周期Datepath：CPI>1(Clock宽度为最复杂子周期)流水线Datepath：CPI≈1(Clock宽度为最复杂子周期)几个“长度”或“单位”机器字长：CPU中定点运算数据通路的位数“字”：机器中所有信息宽度的计量单位。例如：80x8

7、6系列:16位；IBM303X系列：32位。指令字长：指令的位数编址单位：存储单元的宽度。大多为8位存取宽度：一次从一个由多个DRAM芯片构成的存储模块中同时读写的信息的宽度总线宽度：传输单位，也就是一次最多能在总线上传输的信息位数第七章流水线处理器流水线CPU的设计分段+流水段寄存器高性能流水线超流水线：更多的流水线级（段）数多发射流水线：同时发射多个指令，有多条流水线同时进行静态多发射（VLIW处理器）动态多发射（超标量处理器）流水线冒险的种类和解决方法结构冒险，数据冒险，控制冒险转发，寄存器前半写后半读提醒：注意复习几个quiz第八章总线总线的设计

8、信号线类型控制线、数据线和地址线。数据/地址分离或复用总线可以采用“同步”或“异