计算机系统结构复习提纲

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1、第1章：1.0简要理解什么是图灵机和通用图灵机。图灵机：模拟人们用纸笔进行数学运算的过程的假想的机器。机器有一个读写头，一条纸带（可以无限长），读写头不断读取纸带上的符号，并根据内在的状态转换规则转换当前状态，同时进行一些动作：比如改写当前字符，移动读写头等。通用图灵机：能够模拟其它所有图灵机的图灵机。假设有一个通用图灵机M，一个图灵机P以及P的输入数据D，那么将(P,D)作为输入送给通用图灵机M，M就能够输出结果P(D)。类比现在的计算机系统来看，M就好比我们的计算机（通用图灵机），P则是程序（编码后的图

2、灵机），D是程序P的输入数据。1.1从计算机语言的角度看，计算机系统的多级层次结构是怎样的。翻译与解释的区别。翻译：先把高一级机器上的程序全部转换为低一级机器上等效的目标程序，然后再在这低一级机器上运行。执行过程中，高一级机器上的程序不再被访问。解释：并不产生目标程序，每取高一级机器上的程序中的一条语句，就直接转去执行低一级机器上的一段等效的指令。高一级机器上的语句被低一级机器逐条直接执行。一般来说，解释执行比编译执行耗时多，但占用的存储空间要少。计算机系统结构的定义理解，系统结构与组成和实现的区别与联系。

3、定义：传统机器程序员所看到的计算机属性，即软件和硬件的交界面。(属于架构设计/概念设计的范畴)计算机系统结构：计算机系统的软、硬件的界面。即机器语言程序员所看到的传统机器级的属性。计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现。包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。着眼于：物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的逻辑功能以及各部件之间的联系。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

4、。着眼于：器件技术（起主导作用）、微组装技术。具有相同系统结构的计算机可以采用不同的计算机组成。同一种计算机组成又可以采用多种不同的计算机实现。计算机系统结构分类：Flynn分类法（4类名称即可）、冯氏分类法（4类名称即可），Handl分类法及其举例。Flynn分类法：按照指令流和数据流的多倍性进行分类。单指令流单数据流SISD（传统的顺序处理计算机），单指令流多数据流SIMD（阵列机、向量机），多指令流单数据流MISD（无实际机器），多指令流多数据流MIMD（多处理机）。冯氏分类法：用系统的最大并行度对计

5、算机进行分类。最大并行度Pm：计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制位数。字串位串(第一代计算机发展初期的纯串行计算机)，字串位并（传统的单处理机，SISD），字并位串（某些SIMD），字并位并（某些SIMD和MIMD）。Handl分类法：根据并行度和流水线程度对计算机进行分类。1.2Amdahl定律与例题例1.1,1.2加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。CPU性能公式例题例1.3计算机系统设计的3种主要方法（top-down由上往下设计，b

6、ottom-up由下往上设计，middle-out从中间开始设计）1.3会用加权算数/几何平均时间进行性能比较。常用的基准测试程序有哪些，其中最流行的合成测试程序有哪两种。基准测试程序：用于测试和比较性能的基准测试程序的最佳选择是真实应用程序。（例如编译器）核心测试程序：从真实程序中选出的关键代码段构成的小程序。小测试程序：简单的只有几十行的小程序。合成的测试程序：人工合成出来的程序。Whetstone与Dhrystone是最流行的合成测试程序(前者测浮点运算性能，后者测整数和字符串运算性能）。1.4冯·诺

7、依曼结构的理解,冯·诺依曼结构与哈佛结构的比较。冯·诺依曼结构就是一种存储程序计算机结构。现在多专指：指令和数据共享存储和传输总线的存储程序计算机。冯·诺依曼瓶颈问题：对指令和数据的访问不能同时进行。冯·诺依曼结构最根本特点是存储程序原理；共享存储，集中控制，顺序执行，二进制。哈佛结构：把指令和数据的存储和传输总线分开.什么是RISC和CISC。复杂指令集计算机CISC。精减指令集计算机RISC实现软件可移植性的常用方法,其中模拟和仿真的区别。采用系列机，模拟与仿真，统一高级语言。模拟：用软件的方法在一台现

8、有的机器（称为宿主机）上实现另一台机器（称为虚拟机）的指令集。仿真：用一台现有机器（宿主机）上的微程序去解释实现另一台机器（目标机）的指令集。模拟与仿真的主要区别：模拟是用机器语言程序解释另一机器的机器指令。仿真是用微程序直接解释另一机器的机器指令1.5并行性的概念（同时性和并发性）。并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生。并发性：两个或两个以