2023年计算机系统结构考点版.pdf

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1、七 夕,古 今 诗 人 惯 咏 星 月 与 悲 情。吾生虽 晚,世 态 炎 凉 却 已 看 透 矣。情也成空,且 作“挥 手 袖 底 风”罢。是 夜，窗 外 风 雨如 晦,吾 独 坐 陋 室，听 一 曲 尘 缘 ，合 成 诗 韵 一 首，觉 放 诸 古 今，亦 独 有 风韵 也。乃 书 于 纸 上。毕 而 卧。凄 然 入梦。乙 酉 年 七 月 初 七。啸 之 记。0.从（使用语言的）角度可以将系统当作是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构1、从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为（指令内部）、（指令之间）、（任 务 或进程之间）和（作业或程序之间）四级。2、从计算机系统中解决

2、数据的并行性看,并 行 性 等 级 从 低 到 高 分 为（位 串 字 串）、（位并字串）、（位串字并）和（全 并 行）3、存储器操作并行的典型例子是（并行存储器系统和相联解决机），解决机操作环节并行的典型例子是（流 水 线 解 决 机）,解 决 机 操 作并行的典型例子是（阵列解决机），指令、任务、作业并行的典型例子是4、开发并行的途径有（时间重叠），资源反复和资源共享。5、计算机系统多级层次中，从下层到上层,各级相对顺序对的的应当是（微程序机器级，传统机器语言机器级,汇编语言机器级）。6、对系统程序员透明的应当是（CACHE存 储 器、系列机各档不同的数据通路宽度、指 令 缓 冲 寄 存

3、器）7、对机器语言程序员透明的是（主存地址 寄 存 器）8、计 算 机 系 统 结 构 涉 及（机器工作状态、信 息 保 护、数 据 表 达）9、对汇编语言程序员透明的是（I/O方式中的DM A访 问）10、属计算机系统结构考虑的是（主存容 量 和编址方式）1 1、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（编程要用到的 硬 件 组 织）12、计算机组成设计考虑（专用部件设立、控制机构的组成、缓冲技术）1 3、在多用户机器上，应用程序员能使用的指令是（“执行”指 令、“访管”指令、“测试与置定”指令）（多 解 决 机）。1 4、软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会（提 高 解

4、题 速 度、提高硬件成本、减少所需存储器用量）15、下列说法中对的的是（软件设计费用比软件反复生产费用高、硬件功能只需实现一次,而软件功能也许要多次反复实现、硬件的生产用比软件的生产费用高）16、在计算机系统设计中，比较好的方法是（从中间开始向上、向下设计）。17、推出系列机的新机器，不能更改的是（原有指令的寻址方式和操作码）。18、不同系列的机器之间，实现软件移植的途 径 涉 及（用 统 一 的 高 级 语 言、模 拟、仿真）。19、在操作系统机器级，一般用（机器语言）程序（解 释）作业控制语句。20、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。21、传统机器语言机器级，是用（微指令

5、程 序）来（解释）机器指令。22、汇编语言程序经（汇编程序）的（解释）成机器语言程序。2 3、微 指 令 由（硬 件）直接执行。24、系列机软件必须保证（向 后 兼 容），一 般 应 做 到（向 上 兼 容）25、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数 据 结 构）的集合体26、优化性能价格比指（在某种价格情况下尽量提高性能）或（在满足性能前提下尽 量 减 少 价 格）o2 7、目前，M 0由（硬 件）实现,M l用（固件）实现，M 2至M 5大 多 用（软件）实现。2 8、系 列 机 中（中档机）的性能价格比通 常 比（低档机、高 档 机）的要高2 9、（

6、计算机组成）着眼于机器级内各事件的排序方式，（计算机体系结构）着眼于对传统机器级界面的拟定，（计 算 机 组 成）着眼于机器内部各部件的功能，（计算机实现）着眼于微程序设计。3 0、计算机系统结构也称（计算机体系 结 构），指的是（传 统 机 器 级）的系统结构。3 1、用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（仿 真），用机器语言解释实现软件移植的方法称为（模拟）。虚拟机是指（被模拟的机器），目的机是指（被仿真的机器）32、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）发生。33、除了分布解决、MPP和机群系统外，并行解决计算机按其基本结构特性可分为

7、流水线计算机，阵列解决机，多解决机和（数据流计算机）四种不同的结构。3 4、费林分类发能反映出大多数计算机的并行工作方式或结构特点，但只能对（控制流）机器分类,不能对（数 据 流）机器分类,并且对（流 水 线 解 决 机）的分类不确切。3 5、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类，这里的多倍性指（系统瓶颈部件上处在同一执行阶段的指令或数据 的 最 大 也 许 个 数）。3 6、1T FL 0PS计算机能力,1 TBY TE/S的I/O带 宽 和（1 T B Y T E主存容量）称为计算机系统的3T性能目的。37、向上兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运营于比它高档的机器上），向

8、下兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运营于比它低档的机器上）,向前兼容指的是（个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运营于在它之前投入市场的机器上）,向后兼容指的是（某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运营于在它之后投入38、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。3 9.微型计算机的发展有两个趋势:一是（维持价格提高性能，向小型机靠拢），另一是维持性能减少价格，发展更低档的计算机）。4 0.拟定软、硬件功能分派的基本原则是（在现有硬件条件下，系统要有高的性价比），（应避免过多或不合理

9、地限制各种组成、实现技术的采用和发展）和（不仅要运用组成技术的成果,发挥器件技术的进展，应把如何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支持放在首位）。4 0.作业或程序之间的并行关键在于（并行算法），任务或进程之间的并行重要涉及（任务分解和同步），指令之间的并行重要应（解决好指令间的互相关联），指令内部重要 取 决 于（硬件和组成的设计）。4 1.时间重叠是指（在并行概念中引入时间因素，让多个解决过程在时间上互相错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度），其最典市场的机器上）。型的例子是（指令内各操作环节采用重叠流水），时间重叠基本上（不必反复

10、增长硬设备）就可以提高计算机系统的性能价格比.42.资源共享指（用软件方法让多个用户按一定 期 间 顺 序 轮 流 使 用 同 一 套 资 源 来 提 高 其运 用 率，提 高 系 统 性 能），其 最 典 型 的 例 子 是（多道程序分时系统），资 源 共 享不仅是（硬件j资源的共享），并 且 是（软件信息资源的共享）。4 3.费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统提成（单指令单数据流SISD）,（单指令 多 数 据 流S I M D）,（多 指 令 单 数 据 流M1SD）和（多 指 令 多 数 据 流M I MD）四大类。传统的单解决机属于（SISD）,阵列解决机和 相 联 解决机属于

11、（SIMD）,解决机间的宏流 水 属 于MISD）,紧密耦合和松散耦合多解决机属于（M 1 M D）o4 4.库克按指令流和执行流及其多倍性将 计 算 机 系 统 提 成（单 指 令 单 执 行 流SISE）,（单指令多执行流SIM E）,（多指令单执行 流MISE）和（多 指 令 多 执 行 流M IM E）四类。单解决机属于（SIS E）,带多操作部件 的 解 决 机 属 于（S IM E）,带指令级多道程序的单解决机属于（MISE）,多解决机系统属于（M I ME）,45.一般用耦合度反映（多机系统中各机间物理连 接 的 紧 密 度 和 交 叉 作 用 能 力 的 强弱），它 分 为（最

12、低耦合），（松 散 耦 合），和（紧密耦合）。46.资源反复指（在并行概念中引入空间因素，通过反复设立硬件资源来提高可靠性或性能），其 最 典 型 的 例 子 是（双工系统），资 源 反 复 不 仅 可（提高可靠性），并且可以进一 步（用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能）。47.并行性的开发和并行解决技术的研究 事 实 上 是（硬件），（软件）,（语言），（算 法）和（性能评价研究）的综合。4 8、开 发 并 行 性 的 途 径 有（时间重叠），（资源反复）和（资源共享）。49、开发并行性是为了并行解决，并行性 涉 及 有（同时）性和并发性二重含义。5 4、沿时间重叠技术途径发展的异构型

13、多 解 决 机 系 统 的 典 型 结 构 代 表 是（流水线）解决机。55、操作级并行的阵列机，按指令流、数据流 及 其 多 倍 性 划 分 属（SIMD）类型的计算机。56、沿资源反复技术途径发展的同构型多解决 机 系 统 的 典 型 结 构 代 表 是（并 行（阵列）解决机。57、阵列机开发并行性的途径是（资源反复）,是运用并行性中的（同时）性。复杂指令系记录算机，即机器指令系统变向上（下）兼容:是指按某档机器编制的软件,不加修改就能运营于比它高（低）档的机器上。5.向 前（后）兼容?:指的是，在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件,不加修改就能运营在它之前（后）投入市场的机器上。

14、6 .兼容机（C o m p a t ib 1 e M ac h i ne）?:具有同一系统结构的计算机称为采用兼容机的思想与采用系列机的思想事实上是一致的。7 .模拟（S im u l at io n ）：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为。8 .仿真（Em u l at i o n）:用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为9.现场片:使用户可根据需要改变器件内部的功能或内容，以适应结构和组成变化的需要1 0.全用户片:完全按用户规定设计的用户片称为全用户片4.什么是并行性？只要在同一时刻或是在同一时间间隔内完毕两种或两种以上性质相同或不同的工作,它们在时间上能互相重叠,都体现了

15、并行性。得越来越庞杂，这就是所谓的C I S C 指令系统。6 .什么是页式存贮管理？页式存贮管理是把主存空间和程序空间都机械地等提成固定大小的页，按页顺序编号。（页面大小随机器而异,一 般 在 5 1 2 到几K B）o7 .什么是向量流水解决机？向量流水解决机是将向量数据表达和流水线技术结合在一起,构成向量流水解决机，简称向量流水解决机。8.什么是相联解决机？相联解决机是以相联存贮器为核心，配上必要的中央解决部件、指令存贮器、控制器和1/。接口，就构成一台以存贮器操作并行为特点的相联解决机。9控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流

16、中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行解决，指令执行j 顺序受限度计数器的控制,即受控制令牌所支配。1 0 .模拟与仿真的重要区别在于解释用的语言。仿真是用微程序解释，其解释程5.C I SC指令系统的含义?序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。模拟灵活，线中的各可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。(1)冯诺依曼结构:冯诺依曼等人于1 946年提出了一个完整的现代计算机维型，它由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，

17、这种结构称为冯诺依曼结构。(2)数据表达:数据表达研究的是计算机硬件可以直接辨认，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。数据表达是数据类型中最常用，也是相对比较简朴，用硬件实现相对比较容易的几种。如 定 点 数(整 数)、逻辑数(布尔数)、浮点数(实数)、十进制数、字符、字符串、堆栈和向量等。(3)C I S C：复杂指令系记录算机(4)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，这就是存储系统。(5)时空图：描述流水线的工作,最常用的方法是采用“时空图”。在时空图中，横坐j标表达时间，也就是输入到流水线中的各个任务在流水

18、线中所通过的时间。当流水个功能部件的执行时间都相等时，横坐标被分割成相等长度的时间段。纵坐标表达空间,即,流水线的各个子过程。在时空图中，流水线的一个子过程通常称为“功能段”。(6)多功能流水线:多功能流水线(M u 1 l if u n et i on P i peli n i n g)是指流水线的各段可以j进行不同的连接。在不同时间内，或在同一时间内，通过不同的连接方式实现不同的功能。(7 )加速比：完毕一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比(S pe e d u pr a t i o)。(8)链接技术:链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个

19、功能流水线的操作数寄存器时所发生的连接过程。换句话说，中间结果不必送回存储器，并且甚至在向量操作完毕以前就使用。链接允许当第一个结果一变成可用的操作数时就立即发出相继的操作。(9)存储转发寻径：存储转发寻径(st o r e a n d f o r w a r d)在存储转发网络中包是信息流的基本单位。每个结点有一个包缓冲区。包从源结点通过一系列中间结点到达目的结点。(10)虫蚀寻径(wo r mho 1 e):新型的多计算机系统很多采用的是虫蚀寻径方式，把包进一步提成更小的片。与结点相连的硬件寻径器中有片缓冲区。消息从源结点传送到目的结点要j通过一系列寻径器。1、软件和硬件在什么意义上是等效

20、的?在什么意义上是不等效的？逻辑上等效,性能、价格、实现难易限度上不同样。2、为什么将计算机系统当作是多级机器构成的层次结构？可以调整软、硬件比例；可以用真正的实解决机代替虚拟机器；可以在1 台宿主机上仿真另一台3、说明翻译和解释的区别和联系.区别:翻译是整个程序转换，解释是低档机器的一串语句仿真高级机器的一条语句。联系：都是高级机器程序在低档机器上执行的必须环节。4、就目前的通用机来说计算机系统结构的属性重要涉及那些？数据表达、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、10结构、保护方式和机构。5、试以实例简要说明计算机系统结构,计算机组成，与计算机实现的互

21、相关系与影响.结构相同，可用不同的组成。如系列机中不同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术。组成相同,实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS型等。结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制。结构的设计应结合应用和也许采用的组成。组成上面决定于结构，下面受限于实现。组成与实现的权衡取决于性价比等;结构、组成、实现的内容不同时期会不同。6、简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自优缺陷硬件优点：速度快，节省存储时间；缺陷:成本高，运用率低,减少灵活性、合用性。软件优点:成本低，提高灵活性、合用性;缺陷：速度慢，增长存储时间、软件设计费。7、试述由上往下设计思绪

22、，由下往上设计思绪和他们所存在的问题由上往下：先考虑应用规定，再逐级往下考虑如何实现。合用于专业机由下往上:根据已有器件，逐级往上。六七十年代通用机设计思绪。以上方法存在的问题是软、硬件脱节。8、试述由中间开始的设计思绪及其优点既考虑应用也考虑现有器件，由软硬件分界面向两端设计。优点：并行设计，缩短周期。9、问什么要进行软件移植？软件的相对成本越来越高，应重新分派软、硬件功能。但：成熟软件不能放弃；已有软件修改困难;重新设计软件经济上不划算。10、简述采用统一高级语言方法，合用场合,存在问题和应采用的策略.定义：是指为所有程序员使用的完全通用的高级语言。合用场合：软件移植方便。存在问题：目前语

23、言的语法、语义结构不同；人们的见解不同；同一语言在不同机器上不通用;程序员的习惯应采用的策略:可一定范围内统一汇编语言,结构相同机器间搞系列机。11、简述采用系列机方法，合用场合,好处,存在问题和应采用的策略.定义：根据软硬件界面的系列结构，设计软件和不同档次的系列机器。合用场合：同一系列内软件兼容好处:呼应“中间开始”设计思绪;缓解软件存在问题：软件兼容有时会阻碍系统结构的变革。策略:坚持这一方法，但到一定期候要发展新系列,还可采用模拟仿真。1 2、简述采用模拟与仿真方法，合用场合，好处，存在问题和应采用的策略.模拟：用机器语言解释另一指令系统合用场合:运营时间短,使用次数少，时间上无限制。

24、好处：可在不同系统间移植。存在问题:结构差异大时，运营速度下降，实时性差。策略：与仿真结合仿真:用微程序解释令一指令系统合用场合:结构差别不大的系统好处：运营速度快存在问题：结构差别大时，很难仿真。策略：与模拟结合，发展异种机连网。13、模拟与仿真区别是什么？模拟:机器语言解释，在主存中;仿真:微程序解释，在控制存储器中.14、器件的发展如何改变逻辑设计的传统方法？一是由逻辑化简转为采用组成技术规模生产，规模集成,并尽量采用通用器件规定稳定环境和硬件发展迅速的矛盾。二是由全硬设计转为微汇编、微高级语言、CAD等软硬结合和自动设计。多解决机中各解决机逻辑上受统一的0 S1 5、为什么说器件的发展

25、是推动结构和组成前进的关键因素？器件集成度提高，促使机器主频、速度提高;可靠性提高，促使采用流水技术；高速、便宜的半导体促使CACHE和虚拟内存的实现;现场型PMOS促使微程序技术的应用;性价比提高使新的组成下移到中小型机上。1 6、除了分布解决,M P P 和机群系统以外，并行解决计算机按其基本结构特性可分为那几种不同的结构?例举他们要解决的重要问题流水线解决机:多个部件时间上并行执行。拥塞控制，冲突防止,流水线调度。阵列解决机:空间上并行。解决单元灵活，规律的互连模式和互连网络设计，数据在存储中的分布算法。多解决机：时间和空间上的异步并行。多 C P U 间互连，进程间的同步和通讯，多 C

26、 P U 间调度。数据流计算机:数据以数据令牌在指令间传递。硬件组织和结构，高效数据流语言。17、简朴说明多计算机系统和多解决机系统的区别都属于多机系统，区别：多解决机是多台解决机组成的单机系统，多控制，多计算机的OS逻辑上独立。多解决机间以单一数据、向量、数组、文献交互作用，多计算机经通道或通信线路以数据流形式进行。多解决机作业、任务、指令、数据各级并行，多计算机多个作业并行。18、简述几种耦合度的特性最低:无物理连接，如脱机系统。松散：通信线路互连，适于分布解决。紧密:总线或数据开关互联，实现数据、任务、作业级并行。19、软件移植的途径，各受什么限制？统一高级语言：只能相对统一系列机：只能

27、在结构相同或相近的机器间移植模拟：机器语言差别大时，速度慢仿真：灵活性和效率差，机器差异大时仿真困难。20、并行解决数据的四个等级，给出简朴解释，各举一例位串字串：无并行性，如位串行计算机。位并字串：一个字的所有位并行，如简朴并行的单解决机。位片串字并:多个字的同一位并行，如相连解决机。全并行：同时解决多个字的多个位，如全并行阵列机。计算机是多台独立的计算机。21、设计乘法指令时，结构、组成、实现各考虑什么？结构：是否设计乘法。组成：是否配置高速乘法器。实现:考虑器件集成度类型数量及微组装技术。1.数据结构和机器的数据表达之间是什么关系？拟定和引入数据表达的基本原则是什么？答：数据表达是能由硬

28、件直接辨认和引用的数据类型。数据结构反映各种数据元素或信息单元之间的结构关系。数据结构要通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表达实现，所以数据表达是数据 结构的组成元素。不同的数据表达可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性不同。数据表达和数据结构是软件、硬件的交界面。除基本数据表达不可少外，高级数据表达的引入遵循以下原则：（1）看系统的效率有否提高，是否养活了实现时间和存储空间。（2）看引入这种数据表达后,其通用性和运用率是否高。2.标志符数据表达与描述符数据表达有何区别？描述符数据表达与向量数据表达对向量数据结构所提供的支持有什么不同？别是标志符与每个数据相连，合存于同一

29、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，用于描述向量、数组等成块数据的特性。描述符数据表达为向量、数组的的实现提供了支持，有助于简化高级语言程序编译中的代码生成，可以比变址法更快地形成数据元素的地址。但描述符数据表达并不支持向量、数组数据结构的高效实现。而在有向量、数组数据表达的向量解决机上，硬件上设立有丰富的赂量或阵列运算指令，配有流水或阵列方式解决的高速运算器，不仅能快速形成向量、数组的元素地址,更重要的是便于实现把向量各元素成块预取到中央解决机，用一条向量、数组指令流水或同时对整个向量、数组高速解决.如让硬件越界判断与元素运算并行。这些比起用与向量、阵列无关的机器语言和

30、数据表达串行实现要高效的多。3.堆栈型机器与通用寄存器型机器的重要区别是什么？堆栈型机器系统结构为程序调用的哪些操作提供了支持？答：通用寄存器型机器对堆栈数据结构实现的支持是较差的。表现在：（1）堆栈操作的指令少，功能单一;（2）堆栈在存储器内，访问堆栈速度低；（3）堆栈通常只用于保存于程序答:标志符数据表达与描述符数据表达的差 调用时的返回地址，少量用堆栈实现程序问的参数传递。剖析：比如地址空间很大,102 4,就是提而堆栈型机器则不同，表现在:(1)有高速寄存器组成的硬件堆栈，并与主存中堆栈区在逻辑上组成整体，使堆栈的访问速度是寄存器的,容量是主存的；(2)丰富的堆栈指令可对堆栈中的数据进

31、行各种运算和解决；(3)有力地支持高级语言的编译;(4)有力地支持子程序的嵌套和递归调用。堆栈型机器系统结构有力地支持子程序的嵌套和递归调用。在程序调用时将返回地址、条件码、关键寄存器的内容等所有压入堆栈，待子程序返回时，再从堆栈中弹出。7.变址寻址和基址寻址各合用于何种场合?设计一种只用6位地址码就可指向一个大地址空间中任意64个地址之一的寻址机构。答：基址寻址是对逻辑地址空间到物理地址空间变换的支持，以利于实现程序的动态再定位变址寻址是对数组等数据块运算的支持，以利于循环。将大地址空间64个地址分块,用基址寄存器指出程序所在块号，用指令中6位地址码表达该块内6 4个地址之一，这样基址和变址

32、相结合可访问大地址任意64个地址之一。比如地址空间很大，为01023,只 用6位地址码就可以指向这1 0 2 4个地成16个块,块号放在寄存器中，块内地址放在地址位中，寄存器内容和地址位结合，就能达成规定了。1 1.何谓指令格式的优化?简要列举涉及操作码和地址码两部分的指令格式优化可采用的各种途径和思绪。答：指令格式的优化指如何用最短位数表达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。操作码的优化 采 用Hu f f man编码和扩展操作码编码。对地址码的优化：采用多种寻址方式；采 用0、1、2、3等多种地址制；在同种地址制内再采用多种地址形式，如寄存器-寄存器型、寄存器-主存型、主

33、存-主存,型等；在维持指令字在存储器内按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度13.设计RIS C机器的一般原则及可采用的基本技术有那些？答：一般原则:(1)拟定指令系统时，只选择使用频度很高的指令及少量有效支持操作系统，高级语言及其它功能的指令;(2)减少寻址方式种类，一般不超过两种：(3)让所有指令在一个机器周期内完毕；(4)扩大通用址中的任意6 4个。寄存器个数，一般不少于32个，尽量减少访存次数；（5）大多数指令用硬联实现，少数用微程序实现（6）优化编译程序，简朴有效地支持高级语言实现。基本技术：（1）按R I S C一般原则设计，即拟定指令系统时，选最常用基本指令，附以少数对

34、操作系统等支持最有用的指令，使指令精简。编码规整,寻址方式种类减少到1、2种（2）逻辑实现用硬联和微程序相结合。即大多数简朴指令用硬联方式实现，功能复杂的指令用微程序实现。（3）用重叠寄存器窗口。即:为了减少访存，减化寻址方式和指令格式，简朴有效地支持高级语言中的过程调用，在R ISC机器中设有大量寄存嚣，井让各过程的寄存器窗口部分重叠。（4）用流水和延迟转移实现指令，即可让本条指令执行与下条指令预取在时间上重叠。此外，将转移指令与其前面的一条指令对换位置，让成功转移总是在紧跟的指令执行之后发生，使预取指令不作废，节省一个 机 器 周 期（5）优化设计编译系统。即尽力优化寄存器分派,减少访存次

35、数。不仅要运用常规手段优化编译，还可调整指令执行顺序，以尽量减少机器周期等。简 要 比 较C ISC机器和R I S C机器各自的结构特点，它们分别存在哪些局限性和问题？为什么说此后的发展应是CI SC和R IS C的结合？答:CI S C结构特点:机器指令系统庞大复杂。RISC结构特点：机器指令系统简朴，规模小，复杂度低。C I SC的问题：（1）指令系统庞大，一般2 0 0条以上；（2）指令操作繁杂，执行速度很低；（3）难以优化生成高效机器语言程序，编译也太长,太复杂（4）由于指令系统庞大,指令的使用频度不高，减少系统性能价格比,增长设计人员承担。R I S C的问题:（1）由于指令少，在

36、 原CISC上一条指令完毕的功能现在需多条R I S C指令才干完毕，加重汇编语言程序设计承担,增长了机器语言程序长度,加大指令信息流量。（2）对浮点运算和虚拟存储支持不很强。（3）R I S C编译程序比C I S C难写。由于R I S C和CI S C各有优缺陷,在设计时，应向着两者结合，取长补短方向发展。1.简要举出集中式串行链接，定期查询和独立请求3种总线控制方式的优缺陷。同时分析硬件产生故障时通讯的可靠性。答:串行链接:优：（1 ）选择算法简朴。（2）控制线数少,只需要3根，且不取决于部件数量。（3）可扩充性好。缺:（1 ）对“总线可用”线及其有关电路失效敏感。（2）灵活性差，假如

37、高优先级的部件频繁规定使用总线，离总线控制器远的部件就难以获得总线使用权。（3）“总线可用”信号顺序脉动地通过各个部件，总线的分派速度慢。（4）受总线长度的限制,增减和移动部件受限制定期查询:优：1）灵活性强，部件的优先顺序由程序控制。（2）可靠性高，不会因某个部件j失效而影响其它部件使用总线。缺：（1）总线的分派速度不能很高。（2）控制较为复杂。（3）控制线数多，需 要2+1。g 2N根。（4）可扩充性差。独立请求:优：1）灵活性强，部件的优先顺序由程序控制。（2）能方便地隔离失效部件的请求。（3）总线的分派速度快缺：（1）控制较为复杂。（2）控制线数多,要控制N个设备,需要j有2 N+1根

38、控制线。4.简述字节多路，数组多路和选择通道的数据传送方式。答：字节多路通道合用于连接大量的像光电机等字符类低速设备。这些设备传送一个字符（字节）的时间很短，但字符（字节）间的等待时间很长。通 道“数据宽度”为单字节，以字节j交叉方式轮流为多台设备服务,使效率提高。字节多路通道可有多个子通道,同时执行多个通道程序.数组多路通道适合于连接多台象磁盘等高速设备。这些设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长。通 道”数据宽度”为定长块,多台设备以成组交叉方式工作，以充足运用并尽也许重叠各台高速设备的辅助操作时间。传 送 完K个字节数据,就重新选择下个设备。数组多路通道可有多个子通道，同

39、时执行多个通道程序。选择通道适合于连接象磁盘等优先级高的高速设备，让它独占通道，只能执行一道通道程序。通 道“数据宽度”为可变长块，一次将N个字节所有传送完,在数据传送期只选择一次设备。1.多解决机在结构、程序并行性、算法、进程同步、资源分派和调试上与并行解决机有什么差别？答：多解决机与并行解决机的重要差别是并行性的等级不同。（1）结构灵活性。多解决机制结构灵活性高于并行解决机。（2）程序并行性。并行解决机是操作级并行，并行性仅存在于指令内部，辨认比较容易，由程序员掌握程序并行性的开发;多解决是指令、任务、作业并行，并行性重要存在于指令外部，此外还存在于指令内部,辨认比较困难，必须运用多种途径

40、开发程序的并行性。(3)并行任务派生。并行解决机工作能否并行工作由指令决定，多解决机必须有专门指令指明程序能否并行执行，派生的任务数是动态变化的。(4)进程同步。并行解决机的进程同步是自然的，而多解决机必须采用同步措施。(5 )资源分派和任务调度。多解决机的资源分派和任务调度比并行解决机复杂得多。2.多解决机有哪些基本特点？发展这种系统的重要目的也许有哪些？多解决着重解决哪些技术问题？答O多解决机的基本特点多解决机具有两台以上的解决机，在操作系统控制下通过共享的主存或输入/输出子系统或高速通讯网络进行通讯.结构上多个解决机用多个指令部件分别控制，通过机间互连网络通讯;算法上不只限于解决向量数组

41、，还要实现更多通用算法中的并行；系统管理上要更多地靠软件手段，有效解决资源分派和管理，特别是任务分派，解决机调度，进程的同步和通讯等问题.。使用多解决机的目的：一是用多台解决进行多任务解决协同求解一个大而复杂的问题来提高速度，二是依靠冗余的解决机及其重组来提高系统的可靠性，适应性和可用性.O多解决着重要解决的技术问题:(1)硬件结构上,如何解决好解决机、存储器模 块 及I /0子系统间的互连。(2 )如何最大限度开发系统的并行性，以实现多解决要各级的全面并行。(3)如何选择任务和子任务的大小，即任务的粒度，使并行度高，辅助开销小。(4)如何协调好多解决机中各并行执行任务和进程间的同步问题。(5

42、)如何将任务分派到多解决机上，解决好解决机调度、任务调度、任务调度和资源分派，防止死锁。(6)一旦某个解决发生故障，如何对系统进行重新组织，而不使其瘫痪。(7)多解决机机数增多后，如何能给编程者提供良好的编程环境,减轻程序的复杂性。4.说明4*4交叉开关组成的两级1 6 *1 6交叉开关网络虽节省了设备，但它是一个阻塞式网络。答1 6*1 6交叉开关网络需要2 5 6个开关结点,每个结点中选1的多路裁决和选择电路。采 用4 X4的交叉开关构成的二级交叉开关网络,共需要1 6 X 8=1 2 8个开关结点，每个结点只需要4中 选1的多路裁决和选择电路，节省了设备。但它是一个阻塞式网络。由于第1级

43、每 4 个输入端中只能有一个连到第2 级的一个输入端，而 第 2 级的这个输入端本可以相应 4 个输出端的某一个。这就意味着，当 第 1级4 个输入端中的某一个连到了最终的某个输出端时，第 1 级同组内其 它 3 个输入端由于有途径冲突，就不能同时将信息传送到第2 级输出相应的此外3 个输出端上，而 采 用 16X16的一级交叉开关就不存在这种问题。1、简述脉动阵列结构的特点。答：（1）结构简朴，规整，模块化强，可扩充性好；（2）解决单元间数据通信距离短，规则，使数据流和控制流的设计，同步控制均简朴规整；（3）脉动阵列机中各解决单元同时运算，并行性极高，可通过流水获得很高的吞吐率；（4）输入数

44、据被多个解决单元反复使用,减轻阵列与外界I/O 通信量，减少系统对内存 和 I/。系统频宽的规定。（5）脉动阵列结构的构形与特定任务和算法密切相关，具有专用性，限制了应用范围。8.为进行智能信息解决，智能计算机就具有哪些功能，从系统结构上如何来支持这些功能的实现？答：智能机是具有智能的高性能计算机.它是一个知识信息的解决系统.智能机能不断地学习,积累，完善知识，运用知识进行推理，判断和求解问题.它有大容量的知识库,有高度并行解决，多重解决和分布解决能力的多个解决机,是一种结构动态可变，易于扩充的开放式系统，提供有良好的人-机界面和多种智能接口.智能 机 中 3 个重要的组成部分是知识库机，推理

45、机和智能接口解决机.2、什么叫控制驱动、数据驱动、需求驱动?答:控制流驱动:即指令的执行是在PC（程序计数器）的控制下，按照事先指定的序列进行的,指令的执行顺序隐含在控制流中。数据流驱动：即指令的执行是按照数据相关和资源可用性拟定的序列进行的，指令的执行基本上是无序的。只要一条指令所需的操作数所有就绪，就可以被激发并执行。需求驱动:即指令的执行是按照数据需求拟定的序列进行的。3、什么叫大规模并行解决机MPP?什么叫机群系统？答:M PP是大规模并行解决机，指用数百万个 高性能，低 成 本 的R I SC微解决器通过互联网络互连,组成的S I M D或M I M D系统。机 群 系 统 是 将

46、多 个 高 性 能 工 作 站 或 高档 微 型 计 算 机 使 用 高 速 通 信 网 络 加 以 互 连组成系统7、静态和动态数据流机的重要区别在哪里?答：（1）静态数据流机的数据令牌无标 号。动态数据流机的数据令牌有标号；（2 ）静态数据流任意给定期刻当结点操作时每条弧上只能有一个数据令牌、动态数据流机 中，任何一条弧上可出现多个不带目的号的数据令牌；（3）静态数据流机中必须设控制令牌以满足规定，动态数据流机中不必须投控制令牌，由于令牌有辨认时间、先后关系的标号；（4）静态数据流机不支持递归的并发激 活，只支持一般循环，动态数据流机支持递归的并发激活；（5）静态数据流机不需硬件完毕标记的匹配，动态数据流机需要硬件将标记附加在数据令牌上，并完毕对标记的匹配工作。