计算机系统结构 试题答案

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1.层次结构由高到低分别为应用语言机器级,高级语言机器级,汇编语言机器级,操作系统

系统要有高的性能价格比。它主要从实现费用速度和其它性能要求来综合权衡。2)要考虑到准备采用和可能采用的组成技术使它仅可能不要过多或不合理地限制各种组成,实现技术的采用。3)为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持方在首位。应当进一步缩短高级语言,操作系统与计算机系统结构以及程序设计环境(如模块化,数据类型抽象)等计算机系统结构之间存在的语义差距。

3.软件的可移植性指的是软件不修改或只经少量修改就可由一台机器搬到另一台机器上运行,同一软件可应用于不同的环境。1)既大大减少编制软件的工作量,又能迅速用上新的硬件技术。2)更新系统,让新系统立即发挥效能。

4.实现软件移植的几个基本技术:1)统一高级语言2)采用系列机3)模拟与仿真

5.并行性:把解题中具有可以同时进行运算或操作的特性。并行性实现包含同时性和并发性二重含义。同时性:指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。并行性的途径:时间重叠,资源重复和资源共享等。

6.除了分布处理,MPP和机群系统外,并行处理计算机按其基本结构特性可以分为流水线计算机,阵列处理机,多处理机和数据流计算机四种不同的结构。

7.数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型是数据结构的组成元素。数据结构是指通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表示实现。区别和联系:1)都是数据类型的子集2)数据表示以外的数据类型都是数据结构的研究对象3)是软硬件的分界面。8.自定义(self-defining)数据表示包括标志符数据表示和数据描述符两类。

9.数据描述符和标志符的差别是-标志符与每个数据相连,合存于同一存储单元,描述单个数据的类型特性;描述符是与数据分开存放,用于描述所要访问的数据是整块的还是单个的,访问该数据块或数据元素所要的地址以及其他信息等。

10.引入数据表示的原则:1)缩短程序运行的时间。2)减少CPU与主存的通信量。3)提高这种数据通用性和利用率。

11.寻址方式指的是指令按什么方式寻找(或访问)到所需要的操作数或信息的。

12.逻辑地址是程序员编程用的地址。主存物理地址是程序在主存中的实际地址。逻辑地址空间和物理地址空间是不一致的。进行程序的定位:当程序装入主存时,就需要进行逻辑地址空间到物理地址空间的转换。定位方式分为:直接,间接和静态。

13.操作码的优化:指令由操作码和地址码两部分组成。指令格式的优化指的是如何用最短的位数来标识指令的操作信息和地址信息,使程序中指令的平均字长最短。

14.复杂指令系统计算机(CISC):增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原

先由软件子程序完成的功能,实现软件功能的硬化。

15.精简指令系统计算机(RISC):减少指令种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度,提高指令的执行速度。

16.管理虚拟存储器的方法:段式、页式和段页式。

17.地址的映象:将每个虚存单元按算法装入实存建立起多用户虚拟地址与实存地址之间的对应关系。地址的变换:程序按照地址的映象关系装入实存后,在执行中将多用户虚地址变换成对应的实地址的过程。

18.地址的映象和变换分为:全相联映象和变换、直接映象及其变换和组相联映象及其变换。

19.全相联映象和直接映象只是组相联映象的两个极端。当组相联映象的S值大到等于cache 的块数时就成了全相联映象,而当S值小到只有一块就便成了直接映象。

20.堆栈管理的规则:把本次访问的块号与堆栈中保存的所有块号进行相联比较若有相同的则cache命中,此时把本次访问的块号从栈顶压入,嶘内个单元中的块号,依次往下移直至与本次访问的块号相同的那个单元为止在往下的单元到栈底都不变;如果相联比较没有发现相同的,则cache块访问失败,这时本次访问的块号从栈顶压入,堆栈内个单元的块号依次下移,直至栈底,栈底单元的块号被移出栈底,它就是要被替换的块号。

21.相关:因机器语言程序中临近指令之间出现了关联,为防止出错让它们不能同时解释的现象就称为发生了“相关”。

22.流水按处理的级别可分为部件级、处理机级和系统级。

23.流水从流水线具有功能的多少来看,可以分为单功能流水线和多功能流水线。多功能流水线指的是同一流水线的各个段之间可以有多种不同的联接方式以实现多种不同的运算和功能。按多功能流水线的各段能否允许同时用于多种不同功能联接流水,可把流水线分为静态流水线和动态流水线。从流水线中个功能段之间是有反馈回路,可把流水线分为线性流水和非线性流水。

24.衡量流水线处理机得性能主要是吞吐量和效率。吞吐量是流水线单位时间里能流出的任务数和结果数。流水线的效率(也称流水线设备的时间利用率)是指流水线中设备的实际使用时间占整个运行时间之比。

25.阵列处理机的基本构型:集中式和分布式。

26.SIMD系统的互联网络的设计目的是:结构不要过分复杂,以降低成本;互连要灵活,已满足算法和应用的需要;处理单元间信息交换所需传送步骤要尽可能少,以提高速度性能;能用规整单一的基本构件组合而成,或者经多次通过或者经多级连接来实现复杂的互连,使模块性好,以便于用VLSI实现并满足系统的可扩充性。操作方式有同步、异步、同步/异步组合等三种。

27.网络的拓扑结构指的是互联网络入、出端可以实现连接的模式,有静态和动态两种。28.动态网络有单级和多级两类。动态单级网络只有有限的几种连接,必须经循环多次通过,才能实现任意两个处理单元之间的信息传送,故称此动态单级网络为循环网络。动态多级网络是由多个单级网络串联组成,以实现任意两个处理单元之间的连接

29.多处理机操作系统由主从型、各自独立型及浮动型。

30.替换算法:分为有随机算法、先进先出算法和近期最少使用算法。