成都理工大学计算机系统结构总复习提纲

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系统结构总复习

CH01

一．基本概念

1.计算机系统层次结构（0-6级）: p3

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，称为透明性现象。

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-- 4. Flynn 分类法：

SISD ： 单指令单数据流

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

e e

e n o n e e e o n e e o o S F F T T S S F F T T F F T T +-==+-=+-=)1(1 根据加速比定义，有：)1(

：操作加快，总时间降为改进之后由于其中部分

，

)1(间可写为：改进之前程序运行总时

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-- 2. CPI 计算

3．MIPS

n i i n

i=1i i i=1(I )I CPI CPI CPI IC IC ???==? ???∑∑。，主要用于向量计算机条数每次浮点运算所需指令；，主要用于标量计算机MIPS MFLOPS CPI

f CYCLE CPI IC IC T IC MIPS e =?=???=?=---666101010

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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，硬件为主固件为辅。

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二、计算题：

操作码优化表示（H uffman 编码及扩展编码方法）：书P91-95

CH03

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硬件、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，容量与容量最大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

4.高位交叉访问存储器：扩大存储器容量。

5.低位交叉访问存储器：提高存储器访问速度。

6.三种地址空间：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。

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7.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）程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

8.页式虚拟存储器的主要优点：

（1）主存储器的利用率比较高

（2）页表相对比较简单

（3）地址映像和变换的速度比较快

（4）对辅存的管理比较容易

页式虚拟存储器的主要缺点：

（1）程序的模块性能不好

（2）页表很长

9.目录表基本思想：用一个容量比较小的告诉存储器来存放页表，从而加快页

表的查表速度。

10.主要页面替换算法：随机算法、先进先出算法、近期最少使用算法、最久没

有使用算法

最优替换算法。

11.全Cache系统：只用Cache和磁盘两个存储器构成的“Cache-磁盘”存储系

统。

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二、计算题：

1. 系统命中率

2. 三种映射画图

3. 替换算法

CH04

一、基本概念

1.输入输出系统的特点：

集中反映在异步性、实时性、和与设备无关性。针对实时性，采用层次结构的方法，针对与设备无关性，采用分类处理的方法。针对异步性，采用自治控制的方法。

2.3种基本的输入输出方式：程序控制输入输出方式、中断输入输出方式、直接存储器

访问方式

程序控制输入输出方式、中断输入输出方式、DMA方式。

中断输入输出方式的特点是：

（1）CPU能与外围设备并行工作

（2）能够处理例外事件

（3）灵活性好

（4）一般用于连接低速外围设备

使用DMA方式实际有如下三种：

（1）周期窃取方式

（2）直接存取方式

（3）数据块传送方式

3.中断的定义：当出现来自系统外部，机器内部，甚至处理机本身的任何例外

的，或者虽然是事先安排的，但出现在现行程序的什么地方是事先不知道的事件时，CPU暂停执行现行程序，转去处理这些事件，等处理完成后再返回来继续执行原先的程序。

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4.引起中断的各种事件称为中断源。

5.中断系统中软件与硬件的功能分配主要考虑如下两个因素：

（1）中断响应时间（2）灵活性

6.影响中断响应时间的因素有四个：

（1）最长指令执行时间

（2）处理其他更紧急的任务所用时间

（3）从第一次关中断到第一次开中断所经历的时间

（4）通过软件找到相关中断源的 …… 此处隐藏：6403字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……