计算机体系结构复习要点

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1、第一章计算机体系结构的基木概念1.计算机系统的层次结构L6应用语言虚拟机L5高级语言虚拟机L4汇编语言躺:拟机L3操作系统虚拟机L2机器语言L1微程序机器级：L1〜L3级用解释的方法实现，L4~L6级用翻译的方法实现。翻译和解释是语言实现的两种基本技术。共同点:都是以执行一串L级指令來实现一跳L+1级指令；不同点：翻译技术是先把L+1级程序全部转换成L级程序后，再去执行新产生的L级程序，在执行过程中L+I级程序不再被访问；而解释技术则是每当一条L+1条指令被译码后，就直接去执行一串等效的L级指令，然后

2、再去取下一条L+1级的指令，依次重复进行。一般來说，解释执行比编译后再去执行所花的时间多，但占用的存储空间较少。2.计算机系统结构的定义计算机系统结构是程序员看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。计算机设计的3个方迎：指令集结构、组成、硬件。计算机系统结构概念的实质是：确定计算机系统中软硬件的界而，界而之上是软解实现的功能，界而Z下是硬件实现的功能。3.计算机组成和计算机实现计算机系统结构指的是计算机系统的软硬件的界而，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。计算机组成指的是计算机系统结构

3、的逻辑实现，包括物理机器级屮的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联系。计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包牯处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成和速度,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。它着眼于器间技术和微组装技术，其中器件技术在现实技术中起主导作用。系列机是指由同一厂商生产的具有相同系统结构、但具冇不同组成和实现的一系列不同型号的机器。4.定量分析技术（计算）Amdahl定律、CP

4、U性能公式（简答）程序的局部性原理：它是指程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对地簇聚。（局部性包括时间局部性和空间局部性。时间局部性是指，程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息；程序局部性是指，程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上柑邻或临近。利用程序局部性原理，可以根据程序最近的访问情况来比较准确的预测将要访问的指令和数据。）5.计算机系统的发展冯诺依曼结构的特点：1以运算器为屮心2在存储器中，指令和数据同等对待3存储器是按地址访问、按顺序线性编址的-•维结构，

5、每一个存储单元的位数是固定的4指令是顺序执行的5指令山操作码和地址码组成6指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。对冯诺依曼结构的改进：1对输入输出方式的改进2采用并行技术3存储器组织结构的发展4指令集的发展（CISC,RISC）o实现可移植性的常用方法有3种：采用系列机、模仿与仿真、统一高级语言。系列机的软件兼容方式有4种：向上，向下，向前，向后兼容。向后兼容是一定要保证的，它是系列级的根本特征。6.系统结构的生命周期（课本P20）第二章计算机指令集结构1.寻址方式是指一种指令集结构如何确定所

6、要访问的数据的地址。2.指令集结构的功能设计（P32）功能：两种策略：复杂指令集计算机（CISC）指令集结构，精简指令集计算机（RISC）指令集结构。第三章流水线技术1、（简答）流水线技术的特点（1）流水线把一个处理过程分解为若干个子过程，每个子过程由一个专门的功能部件來实现。因此，流水线实际上是把一个大的处理功能部件分解为多个独立的功能部件，并依猱它们的并行工作来提高吞吐率。（2）流水线屮各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线堵塞和断流。（3）流水线每一个功能部件的前呦都耍冇一个缓冲寄存器，称为流

7、水寄存器。（4）流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不断地提供任务，才能充分发挥流水线的效率。（5）流水线需耍冇通过时间和排空时间。在这两个时间段中，流水线都不是满负荷工作。2.（计算P57）静态流水线与动态流水线3.（计算P60）流水线的性能指标4.流水线的相关与冲突1•经典的5段流水线：取指令周期IF,指令译码/读寄存器周期ID,执行/有效地地址计算周期EX,存储器访问/分支完成周期MEM,写回周期WB2.相关：数据相关、名相关、控制相关。3.流水线冲突：结构冲突、数据冲突、控制冲突4（

8、简答）定向技术的思想P775.（计算）链接技术P100第五章存储层次（选择，填空，简答）1.存储器的3个主要指标：容量，速度、价格。2.（简答）"Cache-主存”和“主存-辅存”层次的目的是什么？3.映像规则：全和联映像，直接映像，组相链映像4.查找方法，替换算法，写策略P1615.降低Cache失效率的方法增加Cache块的大小、提高相联度、增加Cache的容量,VictimCache、伪相联映像Cache＞硬件预取、编译器控制的预取、编译器优化"相