计算机体系结构期末复习资料 1.并行性:是指在同一时刻或者是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作。 2.CPI:每条指令执行时所花费的平均时钟周期。 3.体系结构:即计算机的属性,即概念性结构与功能特性。 4.Amdahl定理:加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比,受限于该部件在系统中所占的重要性。 5.信息存储的整数边界:信息在主存中存放的起始地址必须是该信息(字节数)的整数倍。 6.指令系统的正交性:指在指令中各个不同含义的字段,在编码时应互不相关,相互独立。 7.流水线技术:是指将一个重复的时序过程,分解成为若干子过程,而每个过程都可有效在其专用功能段上与其他子过程同时执行。 8.定向技术:在某条指令产生一个结果之前,其他指令并不直接需要该计算结果,如果能将该计算结果从其他产生的地方直接送到其他指令需要它的地方,那么就可以避免暂停的技术就叫定向技术。 9.相关:衡量两个随机变量之间相关程度的指标。 10.向量流水处理机:是指处理机具有向量数据表示并通过向量指令对向量的各元素进行处理。、
11.定向:将计算结果从其产生的地方直接送到其他指令需要它的地方,或所有需要它的功能单元,避免暂停。 12.指令集的并行:当指令之间不存在相关时,它们在流水线中是可以重叠起来并行执行。 13.记分牌技术:流出和读操作数。在没有结构冲突时,尽可能早地执行没有数据冲突的指令,实现每个时钟周期执行一条指令。如果某条指令被暂停,而后面的指令与流水线中正在执行或被暂停的指令都不相关,是这些指令可以跨越它,继续流出和执行下去。 14.Tomasulo算法:寄存器换名是通过保留站和流出逻辑来共同完成,当指令流出时,如果其操作数还没有计算出来,则该指令中相应的寄存器换名将产生这个操作数的保留站的标识。因此,指令流出到保留站后,其操作数寄存器或者换成了数据本身,或换成了保留站的标识,和寄存器无关。后面指令对该寄存器的写入操作就不会产生WAR冲突。 15.替换算法:由于主存中的块比Cache中的块多,所以当要从主存中调一个块到Cache中时,会出现该块所映象到的一组(或一个)Cache块已全部被占用的情况。这时,需要被迫腾出其中的某一块,以接纳新调入的块。
第 1 章计算机系统结构的基本概念 1.1 解释下列术语 层次结构:按照计算机语言从低级到高级的次序,把计算机系统按功能划分成多级层次结构,每 一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为:微程序机器级,传统机器语言机器级, 汇编语言机器级,高级语言机器级,应用语言机器级等。 虚拟机:用软件实现的机器。 然后再在这低翻译:先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序, 一级机器上运行,实现程序的功能。 解释:对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效 程序。执行完后,再去高一级机器取下一条语句或指令,再进行解释执行,如此反复, 直到解释执行完整个程序。 计算机系统结构:传统机器程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。 在计算机技术中,把这种本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念称为透 明性。 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。 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。 系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。 Amdahl 定律:当对一个系统中的某个部件进行改进后,所能获得的整个系统性能的提高, 受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。 而是相对地簇聚。包程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的, 括时间局部性和空间局部性。 CPI:每条指令执行的平均时钟周期数。 测试程序套件:由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序,用来测试计算机在各个方面的 处理性能。
请将我发给你的邮件和附件转发给老师们,附件中有的话有道理,有的话有点道理,有的话没有什么道理,仅供大家参考。 我们许多老师在日常教书育人过程中,也说过不少经典的话,只是没有很好的去总结罢了。希望我们都要学会思考,勤于思考,善于思考;也要学会总结,勤于总结,善于总结。 祝我们在学习中不断进步! 杨昌明 清华大学老师的一席话很经典 一双鞋,耐克的6百多;李宁的4百多;特步的3百多;361的2百多;所以,你毕业于一个什么样的大学很重要。 一双鞋,在地摊不过几十元,到了商场、专卖店,会涨到一百甚至几百。所以,你呆在什么地方很重要。 一双鞋,只有合脚并且合意了才能卖出去。所以,沟通了解很重要。 一双鞋,少了一只,是不值钱的。所以,另一半很重要。 一双鞋,样式老的,大多很便宜。所以,更新自己的知识很重要。 一双鞋,积压多年,只能打折处理。所以,碰到合适的就结婚吧。 一双鞋,有人3、5年如新的,有人不到一年穿烂的。所以,有个好上司很重要给自己定目标,一年,两年,五年,也
许你出生不如别人好,通过努力,往往可以改变70%的命运。破罐子破摔只能和懦弱做朋友。 1、一个人,如果你不逼自己一把,你根本不知道自己有多优秀。 2、赚钱是一种能力,花钱是一种水平,能力可以练,水平是轻易练不出来的。 3、年轻人不可以太狂。 4、一个人的知识,通过学习可以得到;一个人的成长,必须通过磨练。 5、这个世界上好书很多,可以改变命运的书很少。 6、这个世界上朋友很多,可以用一生托付的朋友很少。 7、如果发现一个人,一个地方,一件事,一本书,可以改变你的命运。一定要想办法跟他发生关系,否则,他就跟你没关系。 8、当一个人没有成功的时候,装也装出成功的样子。(因为装的时候,他已经成为你性格的一部分) 9、我们学习的目的,是为了使用,
得分 评分人 填空题: (20分,每题2 分) 单选题:(10分,每题1分) A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置 《计算机系统结构》期末考试试卷(A ) 得分 注:1、共100分,考试时间120分钟。 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 1、."启动I/O"指令是主要的输入输出指令,是属于( A. 目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对 (B )是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指(A ) C. 组之间固定,组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入,组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD 系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D. 阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关,则( B ) A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、 计算机使用的语言是(B ) A.专属软件范畴,与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D. 属于符号化的机器指令 7、 指令执行结果出现异常引起的中断是( C ) A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 &块冲突概率最高的 Cache 地址映象方式是(A ) A.直接 B .组相联 C .段相联 D .全相联 9、 组相联映象、LRU 替换的Cache 存储器,不影响 Cache 命中率的是(B ) A.增大块的大小 B .增大主存容量 C .增大组的大小 D .增加Cache 中的块数 10、 流水处理机对全局性相关的处理不 包括(C ) A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路
1. 多级层次结构 从计算机语言的角度,把计算机系统按功能划分成多级层次结构。 2. 透明性: 在计算机技术中,对本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好象不存在的概念称为透明性。 3. 对于通用寄存器型机器,这些属性主要是指:(选择题) (1) 数据表示 (硬件能直接辩认和处理的数据类型) (2) 寻址规则 (包括最小寻址单元、寻址方式及其表示) (3) 寄存器定义 (包括各种寄存器的定义、数量和使用方式) (4) 指令集 (包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等) (5) 中断系统 (中断的类型和中断响应硬件的功能等) (6) 机器工作状态的定义和切换 (如管态和目态等) (7) 存储系统 (主存容量、程序员可用的最大存储容量等) (8) 信息保护 (包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持) (9) I/O 结构(包括I/O 连接方式、处理机/存储器与I/O 设备间数据传送的方式和格式以及I/O 操作的状态等) 4. 计算机组成 计算机系统的逻辑实现。 5. 计算机实现 计算机系统的物理实现。 (两者的区别 第5页) 6. 系列机 在一个厂家内生产的具有相同的体系结构,但具有不同组成和实现的一系列 不同型号的机器。 7. 冯氏分类法 用系统的最大并行度对计算机进行分类。 最大并行度:计算机系统在单位时间内能够处理 8. Flynn 分类法 按照指令流和数据流的多倍性进行分类。 9. 4个定量原理:(有理解,有简答) 第6级 第5级 第4级 第3级 第2级 第1级
以经常性事件为重点=大概率事件优先规则 10.CPU性能公式: CPU时间= 执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间= IC ×CPI ×时钟周期时间 其中,时钟周期时间是系统时钟频率的倒数。 每条指令执行的平均时钟周期数CPI CPI = 执行程序所需的时钟周期数/IC IC:所执行的指令条数 11.程序的局部性原理(构成存储层次的理论依据) 包括程序的时间局部性,程序的空间局部性 12.冯·诺依曼结构的主要特点 以运算器为中心。 在存储器中,指令和数据同等对待。 存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构,每个单元的位数是固定的。 指令的执行是顺序的。 指令由操作码和地址码组成。 指令和数据均以二进制编码表示,采用二进制运算。 13.实现可移植性的常用方法 采用系列机,模拟与仿真,统一高级语言。 14.软件兼容方式: 向前(后)兼容,向上(下)兼容四种。 向后兼容一定要保证,他是系列机的根本特征(填空) 15.模拟:用软件的方法在一台现有的机器(称为宿主机)上实现另一台机器(称为虚拟机) 的指令集。 16.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。 17.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。 同时性和并发性(填空) 18.从执行程序的角度来看,并行性等级从低到高可分为: 指令内部并行 指令级并行 线程级并行 任务级或过程级并行 作业或程序级并行 19.提高并行性的技术途径: 时间重叠,资源重复,资源共享 20.耦合度分为:(了解区别) 紧密耦合系统(直接耦合系统):在这种系统中,计算机之间的物理连接的频带较高,一般是通过总线或高速开关互连,可以共享主存。 松散耦合系统(间接耦合系统):一般是通过通道或通信线路实现计算机之间的互连,可以共享外存设备(磁盘、磁带等)。机器之间的相互作用是在文件或数据集一级上进行的。 21.CISC指令集结构存在的问题: 各种指令的使用频度相差悬殊 指令集庞大,指令条数很多,许多指令的功能又很复杂, 许多指令由于操作繁杂,其CPI值比较大,执行速度慢。
清华教师被骗1760万舆论为何“歪楼” 王石川来源:中国青年报( 2016年09月01日 02 版) 此前,不少人指责因电信诈骗上当的人“愚蠢”,清华教师受骗的案例告诉人们,聪明人也可能被骗。骗子让人防不胜防,谁也无法保证自己不被骗。 8月30日,网传一则“警情通报”称,清华大学一老师被电信诈骗人民币1760万元。北京市海淀警方当晚10点30分通报称,已经介入调查,正在全力开展工作。(《京华时报》8月31日) 看到这条新闻,你首先会想到什么?浏览网友跟帖可以发现,多数网友不是同情该教师的不幸遭遇,而是对被骗金额颇感兴趣,甚至追问一名老师为何有如此多的现金。 如果只是单纯好奇,倒还罢了,但是一味质疑该教师有这么多钱,就把关注点跑偏了。被骗1760万元,确实有诸多新闻看点,但事件本是老师被骗,电信诈骗再添恶例。无论被骗1000元还是被骗1000万元,谴责的矛头都应该对准恶贯满盈的电信诈骗,并且弄明白为何清华大学的教师也栽在骗子手里。 能在中国顶尖名校从教,智识一般没有问题,却中了骗子圈套,足以说明骗子善于设置陷阱。此前,不少人指责因电信诈骗上当的人“愚蠢”,清华教师受骗的案例告诉人们,聪明人也可能被骗。骗子让人防不胜防,谁也无法保证自己不被骗。 不指责骗子狡黠,却批判被骗者愚不可及,属于打错了板子;不去谴责骗子制造罪恶,却质疑清华教师哪来那么多钱,让人想到鲁迅的一段话,“遭劫一次,即造成一群不辱的烈女,事过之后,也每每不思惩凶,自卫,却只顾歌咏那一群烈女。”荒谬的逻辑很相似。其实,我们最需要思考的是如何逞凶,如何抓住骗子。 被骗清华教师的钱究竟从何而来?据报道,被骗老师今年53岁,住在北京蓝旗营小区8号楼。一些清华师生称,“其实这是被害老师的卖房款,要不谁有那么多现钱?”“刚卖了房子,被骗子以手续不全涉嫌偷税及诈骗为借口行骗。”如果此说属实,就能解答该老师何以有那么多钱。北京房价高,被骗老师所住的蓝旗营小区房价尤高,一套房子数百万、上千万都有。 骗子何以得逞?他是怎么知道该老师卖房的?如今精准诈骗,难道没有帮凶?我们常说骗子神通广大,其实他们并不神,之所以如此“厉害”,是在于
1-1什么是数据? 它与信息是什么关系? 【解答】 什么是信息?广义地讲,信息就是消息。宇宙三要素(物质、能量、信息)之一。它是现实世界各种事物在人们头脑中的反映。此外,人们通过科学仪器能够认识到的也是信息。信息的特征为:可识别、可存储、可变换、可处理、可传递、可再生、可压缩、可利用、可共享。 什么是数据?因为信息的表现形式十分广泛,许多信息在计算机中不方便存储和处理,例如,一个大楼中4部电梯在软件控制下调度和运行的状态、一个商店中商品的在库明细表等,必须将它们转换成数据才能很方便地在计算机中存储、处理、变换。因此,数据(data)是信息的载体,是描述客观事物的数、字符、以及所有能输入到计算机中并被计算机程序识别和处理的符号的集合。在计算机中,信息必须以数据的形式出现。 1-2什么是数据结构? 有关数据结构的讨论涉及哪三个方面? 【解答】 数据结构是指数据以及相互之间的关系。记为:数据结构= { D, R }。其中,D是某一数据对象,R是该对象中所有数据成员之间的关系的有限集合。 有关数据结构的讨论一般涉及以下三方面的内容: ①数据成员以及它们相互之间的逻辑关系,也称为数据的逻辑结构,简称为数据结构; ②数据成员极其关系在计算机存储器内的存储表示,也称为数据的物理结构,简称为存储结构; ③施加于该数据结构上的操作。 数据的逻辑结构是从逻辑关系上描述数据,它与数据的存储不是一码事,是与计算机存储无关的。因此,数据的逻辑结构可以看作是从具体问题中抽象出来的数据模型,是数据的应用视图。数据的存储结构是逻辑数据结构在计算机存储器中的实现(亦称为映像),它是依赖于计算机的,是数据的物理视图。数据的操作是定义于数据逻辑结构上的一组运算,每种数据结构都有一个运算的集合。例如搜索、插入、删除、更新、排序等。 1-3数据的逻辑结构分为线性结构和非线性结构两大类。线性结构包括数组、链表、栈、 队列、优先级队列等; 非线性结构包括树、图等、这两类结构各自的特点是什么? 【解答】 线性结构的特点是:在结构中所有数据成员都处于一个序列中,有且仅有一个开始成员和一个终端成员,并且所有数据成员都最多有一个直接前驱和一个直接后继。例如,一维数组、线性表等就是典型的线性结构 非线性结构的特点是:一个数据成员可能有零个、一个或多个直接前驱和直接后继。例如,树、图或网络等都是典型的非线性结构。 1-4.什么是抽象数据类型?试用C++的类声明定义“复数”的抽象数据类型。要求 (1) 在复数内部用浮点数定义它的实部和虚部。 (2) 实现3个构造函数:缺省的构造函数没有参数;第二个构造函数将双精度浮点数赋给复数的实部,虚部置为0;第三个构造函数将两个双精度浮点数分别赋给复数的实部和虚部。 (3) 定义获取和修改复数的实部和虚部,以及+、-、*、/等运算的成员函数。
目录 第一章计算机系统结构基本概念 (2) (一) 概念 (2) (二) 定量分析技术 (3) (三) 计算机系统结构发展 (4) (四) 计算机的并行性 (5) 第二章计算机指令集结构 (7) 一. 指令集结构的分类 (7) 二. 寻址方式 (7) 三. 指令集结构的功能设计 (8) 四. 指令格式的设计 (10) 五. MIPS指令集结构 (10) 第三章流水线技术 (14) 一. 流水线的基本概念 (14) 二. 流水线的性能指标 (14) 三. 流水线的相关与冲突 (16) 四. 流水线的实现 (18) 第四章指令集并行 (18) 付志强
第一章计算机系统结构基本概念 (一)概念 什么是计算机系统结构:程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性. 透明性:在计算机技术中,把本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念成为透明性. 常见计算机系统结构分类法 冯氏分类法(冯泽云):按最大并行度对计算机进行分类. Flynn分类法:按指令流和数据流多倍性进行分类 ①单指令流单数据流 ②单指令流多数据流 ③多指令流单数据流(不存在) ④多指令流多数据流 付志强
(二)定量分析技术 Amdahl定律: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. 加速比=系统性能 改进后 系统性能 改进前 = 总执行时间 改进前 总执行时间 改进后 加速比依赖于以下两个因素 ①可改进比例 ②部件加速比 CPU性能公式 CPU时间 CPU时间=执行程序所需时间的时钟周期数x时钟周期时间(系统频率倒数) CPI(Cycles Per Instruction) CPI =执行程序所需时钟周期数/所执行指令条数 ∴CPU时间= IC x CPI x 时钟周期时间 可知CPU性能取决于一下三个方面 ①时钟周期时间:取决于硬件实现技术和计算机组成 付志强
第一章: 1.计算机系统结构的定义 答:由程序设计者看到的一个计算机系统的属性,即概念性结构和功能特性。 2.透明性概念 答:在计算机技术中,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。 3.兼容性向后兼容 兼容性:同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器,可获得相同的结果,差别只在于不同的运行时间。 向后兼容:按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序,不加修改就能运行于在它之后投入市场的机器。 4.Amdahl定律 答:系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 5.CPI 答:每条指令的平均时钟周期数。 6.MIPS 答:每秒百万条指令数!MIPS=时钟频率/(CPI*10^6) 7.MFLOPS 答:每秒百万次浮点操作次数。MFLOPS=程序中的浮点操作次数/(执行时间*10^6) 8.命中率的概念 答: 9.Flynn分类法是按指令流和数据流的多倍性特征进行计算机系统结构的划分 答:①单指令流单数据流SISD ②单指令流多数据流SIMD ③多指令流单数据流MISD(实际不存在)④多指令流多数据流MIMD 10.计算机系统设计的定量原理(四个) 答:①加快经常性事件的速度②Amdahl定律③CPU性能公式④访问的局部性原理11.CPI和加速比的计算 答:CPI=CPU时钟周期数/IC CPU时间=CPU时钟周期数/频率 CPU时间=CPU时钟周期*时钟周期长 加速比=(采用改进措施后的性能)/(没有采用改进措施前的性能) =(没有采用改进措施前执行某任务的时间)/(采用改进措施后执行某任务的时间) 12.软硬件实现的特点 硬件实现:速度快、成本高;灵活性差、占用内存少 软件实现:速度低、复制费用低;灵活性好、占用内存多 13.系统评价的标准 ①运算速度②存储器系统③其他性能④成本标准
1. 计算机系统的多级层次结构: 第6级 第5级 第4级 第3级 第2级 第1级 2. 系统结构的概念: 计算机系统结构指的是计算机系统的软、 硬件的界面, 即机器语言程 序员或编译程序设计者所能看到的传统机器级所具有的属性。 3. 在计算机技术中, 对本来存在的事物或属性, 但从某种角度看又好象不存在的概念称为 透明性。 4. 对于通用寄存器型机器,这些属性主要是指: (选择题) 1) 指令系统(包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等) 2) 数据表示 (硬件能直接辩认和处理的数据类型) 3) 寻址规则 (包括最小寻址单元、寻址方式及其表示) 4) 寄存器定义 (包括各种寄存器的定义、数量和使用方式) 5) 中断系统 (中断的类型和中断响应硬件的功能等) 6) 机器工作状态的定义和切换 (如管态和目态等) 7) 存储系统 (主存容量、程序员可用的最大存储容量等) 8) 信息保护 (包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持) 9) I/O 结构(包括 I/O 连接方式、处理机 /存储器与 I/O 设备间数据传送的方式和 格式 以及 I/O 操作的状态等) 5. 计算机组成指的是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。 6. 计算机实现指的是计算机组成的物理实现。 7. 数据表示是指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。 8. 数据类型、数据结构、数据表示之间的关系 名词解释 填空 选择 简答 计算 L1:微程序机器
9.系列机指由同一厂商生产的具有相同体系结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型 号的机器。 10.常见的计算机系统结构分类法有两种:Flynn 分类法和冯氏分类法。冯氏分类法是用系 统的最大并行度对计算机进行分类;Flynn 分类法是指按照指令流和数据流的多倍性进行分类。 11.定量分析技术(简答题): 1)以经常性事件为重点:在计算机系统设计中,经常需要在多种不同的方法之间进行折中,这时应按照对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选择。 2)Amdahl 定律:加速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。 3)CPU性能公式:执行一个程序所需的CPU 时间=执行程序所需的时钟周期数*时钟周期时间 4)程序的局部性原理:指程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的,而是相对簇聚的。分为时间局部性和空间局部性。 12.冯诺依曼结构的特点:以运算器为中心;在存储器中,指令和数据同等对待;存储器是 按地址访问、按顺序线性编址的一维结构,每个存储单元的位数是固定的;指令是按顺序执行的;指令由操作码和地址码组成;指令和数据均以二进制编码表示,采用二进制运算。 13.实现可移植性的常用方法有三种:采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言。 14.系列机在兼容方面,向后兼容一定要保证,尽量保证向上兼容 15.模拟是指用软件的方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令集。(软件方法) 16.仿真是指用一台现有计算机上的微程序去解释实现另一台计算机的指令集。(硬件方法) 17.并行性包括同时性和并发性。 18.从执行程序的角度来看,并行性等级从低到高可分为:(简答) 1)指令内部并行:单条指令中各微操作之间的并行 2)指令级并行:并行执行两条或两条以上的指令 3)线程级并行:并行执行两个或两个以上的线程,通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。 4)任务级或过程级并行:并行执行两个或两个以上的过程或任务,以子程序或进程为调度单位。 5)作业或程序级并行:并行执行两个或两个以上的作业或程序。 19.提高并行性的技术路径(12 字):时间重叠、资源重复、资源共享 20.能够对紧密耦合系统和松散耦合系统进行区分:紧密耦合系统共享主存,松散耦合系统共 享外设 21.CISC 指令集结构存在的问题: 1)各种指令的使用频度相差悬殊
清华教师"非升即走":教职不再是"铁饭碗" 这个暑假,清华大学外文系讲师方艳华因就职9年未评职称,不符合学校的考核而被迫转岗一事,在学界引发巨大争议。 包括清华在内,进入本世纪后,国内多所名校纷纷在教师聘任中引入并执行“非升即走”制度。从最初的“发红头文件说说而已”,到如今纷纷动真格,种种迹象表明,高校的人事制度改革正在向深水区挺进。 在高校,人事改革最为敏感。如一些高校人士所言,“改革越深入,就越会受制于事业单位人事管理深层次的体制机制性障碍”。 实际上,清华在20年前就开始酝酿“非升即走”的人事改革,时至今日,一旦制度严格推行,仍遭遇相当的阻力。同为国内顶尖名校,北大2003年启动类似改革,过渡10年之后,今年,“非升即走”才悄悄实现了院系全覆盖。 不少专家认为,“非升即走”尽管是一种“残酷”的制度,但有助于健全高校教师的遴选和退出机制。目前,多所名校接受本报记者采访时表示,今后将严格执行“非升即走”的人事制度。无疑,这给众多大学教师发出了一个明确的信号:你的教职,不再是一个不能动的“铁饭碗”。 ——编者 就在这个月,清华大学外文系教师方艳华的身份从“讲师”变为了“职员”。这一转变意味着:她以后不再承担教学、科研任务,而是成为清华行政岗位上的一员。 “是,不能上课了。”方艳华日前通过手机信息,简短地向记者确认了她的最新情况。 今年4月初,37岁的方艳华通过了外文系系内3年一次的述职答辩。然而,由于她的聘任合同规定“就职9年未评职称的老师必须离职”,2004年起担任讲师的方艳华没能通过校人事处的终核。今年4月20日,校务会正式下达不再续聘的决定。 另一位清华大学老师,在该校航天航空学院流体力学博士后流动站工作的闫浩,也未获得学校续聘。 两位清华教员的转岗,都与该校实行“非升即走”的人事聘任制度有关。
《计算机体系结构》期末考试A卷 (总分:100分,时间:100分钟) 姓名:周元华 专业:计算机科学与技术 学号: 18260070164016 学习中心:上海弘成 一、填空题(每空1分,共14分) 1.高速缓冲存储器的地址映象方式有三种,它们分别是:全向量方式,直接相联方式,组相连方式。 2.虚拟存储器的三种管理方式是段式管理,页式管理和 段页式管理。 3.从主存的角度来看,“Cache—主存”层次的目的是为了提高速度,而“主存—辅存”层次的目的是为了扩大容量 4.根据指令间的对同一寄存器读和写操作的先后次序关系,数据相关冲突可分为读与写(RAM)、写与读(WAR)和写与写(WAW)三种类型。 5.当代计算机体系结构的概念包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容 二、名词解释(每题2分,共16分) 计算机体系结构: 计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。其中计算机理论组成部分并不单与某一个实际硬件相挂钩,如存储部分就包括寄存器、内存、硬盘等。 兼容机: 兼容机,就是由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。简单点说,就是非厂家原装,而改由个体装配而成的机器,其中的元件可以是同一厂家出品,但更多的是整合各家之长的 计算机。 写直达法: 写直达法一般指全写法。全写法(write-through):又称写直达法、写穿法,透写法,Cache使 用方式之一。 高速缓冲存储器: 高速缓冲存储器(Cache)其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体(RAM)来得快 的一种RAM,一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM 技术,也有快取记忆体的名称。 高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器,由静态存储芯片(SRAM)组成, 容量比较小但速度比主存高得多,接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介 于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速 缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。 高速缓冲存储器最重要的技术指标是它的命中率。 延迟转移技术: 在转移指令之后插入一条或几条有效的指令。当程序执行时,要等这些插入的指令执行完成 之后,才执行转移指令,因此,转移指令好像被延迟执行了,这种技术称为延迟转移技术。 线性流水线: 线性流水线就是由一整套工艺串联而成的生产线。 流水线又称为装配线,一种工业上的生产方式,指每一个生产单位只专注处理某一个片段的工 作,以提高工作效率及产量;按照流水线的输送方式大体可以分为:皮带流水装配线、板链线、 倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。 输送线的传输方式有同步传输的/(强制式),也可以是非同步传输/(柔性式),根据配置的 选择,可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。 流水线的吞吐率: 流水线的吞吐率是单位时间内流水线处理的任务数。 并行性: 并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性,在同一时间完成两种或两种以 上工作。它包括同时性与并发性两种含义。同时性指两个或两个以上事件在同一时刻发生。并发 性指两个或两个以上事件在同一时间间隔发生。 三、简答题(每题5分,共30分) 1.如有一个经解释实现的计算机,可以按功能划分成4级。每一 级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。若执行第一 级的一条指令需K(ns)时间,那么执行第2、3、4级的一条指 令各需要用多少时间(ns)? 答:第1级:1条1级指令 K ns 第2级:1条2级指令N条1级指令 1*N*K ns = NK ns 第3级:1条3级指令N条2级指令 1*N*NK ns =N2K ns 第4级:1条4级指令N条3级指令 1*N*NNK ns =N3K ns 2.根据Amdahl定律,系统加速比由哪两个因素决定? 答:系统加速比依赖于两个因素: (1)可改进比例:可改进部分在原系统计算时间中所占的比例 (2)部件加速比:可改进部分改进以后的性能提高 3.简述组相联映象规则。 答:(1)主存与缓存分成相同大小的数据块。(2)主存和Cache 按同样大小划分成组。(3)主存容量 是缓存容量的整数倍,将主存空间按缓冲区的大小分成区,主存中每一区的组数与缓存的组数相同 4.引起Cache与主存内容不一致的原因是什么?为了保持Cache 的一致性,在单计算机系统中一般采取哪些措施? 答:不一致的原因:(1)由于CPU写Cache,没有立即写主存 (2)由于I/O处理机或I/O设备写主存 采取措施: (1)全写法,亦称写直达法(WT法-Write through) 方法:在对Cache进行写操作的同时,也对主存该内容进行写入 (2)写回法(WB法-Write back) 方法:在CPU执行写操作时,只写入Cache,不写入主存。 5.按照同一时间内各段之间的连接方式来分,流水线可分为哪两 类? 答:(1)静态流水线:在同一时间内,流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。 (2)动态流水线:在同一时间内,当某些段正在实现某种运算时,另一些段却在实现另一种运算。 6.Flynn分类法是根据什么对计算机进行分类的?将计算机分 成哪几类? 答:Flynn分类法,根据计算机中指令和数据的并行状况把计算机分成: (1)单指令流单数据流(SISD.; (2)单指令流多数据流(SIMD.; (3)多指令流单数据流(MISD.; (4)多指令流多数据流(MIMD.。 四、问答与计算题(第1题10分,第2、3题每题15分共40分) 1.一个有快表和慢表的页式虚拟存储器,最多有64个用户,每 个用户最多要用1024个页面,每页4K字节,主存容量8M字节。 (1)写出多用户虚地址的格式,并标出各字段的长度。 (2)写出主存地址的格式,并标出各字段的长度。
计算机体系结构试题及答案 1、计算机高性能发展受益于:(1) 电路技术的发展;(2) 计算机体系结构技术的发展。 2、层次结构:计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构,每一层以不同的语言为特征。第六级:应用语言虚拟机-> 第五级:高级语言虚拟机-> 第四级:汇编语言虚拟机-> 第三级:操作系统虚拟机->第二级:机器语言(传统机器级) -> 第一级:微程序机器级。 3、计算机体系结构:程序员所看到的计算机的属性,即概括性结构与功能特性。 4、透明性:在计算机技术中,对本来存在的事物或属性,从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。 5、Amdahl 提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。 6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定,也就是指令集的设计,该界面之上由软件的功能实现,界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现;计算机实现是计算机系统的物理实现。
8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系? 答:一种体系结构可以有多种组成,一种组成可以有多种物理实现,体系结构包括对组织与实现的研究。 9、系列机:是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容:即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的 各机器,而且它们所获得的结果一样,差别只在于运行时间的不同。 11、兼容机:不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征,也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为:服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。 14、摩尔定律:集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术基础(1)性能的评测:(a)响应时间:从事件开始到结束之间的时间;计算机完成某一任务所花费的全部时间。(b)流量:单位时间内所完成的工作量。(c )假定两台计算机x 、y;x 比y 快意思为:对于给定任务,x 的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是指:响应时间x / 响应时间y = n ,响应时间与性能成反比。
课程测试试题( A 卷) ----------------------以下为教师填写-------------------- I、命题院(部):信息科学与工程学院 II、课程名称:计算机体系结构 III、测试学期:2014-2015学年度第2学期 IV、测试对象:信息学院计算机、网络专业 2012 级班 V、问卷页数(A4): 3 页 VI、答卷页数(A4): 4 页 VII、考试方式:闭卷(开卷、闭卷或课程小论文,请填写清楚) VIII、问卷内容: 一、填空题(共30分,20空,每空分) 1、现代计算机系统是由()和()组成的十分复杂的系统。 2、计算机系统应能支持软件可移植,实现可移植性的常用方法有3种,即(),(), 统一高级语言。 3、可以将当前大多数通用寄存器型指令集结构进一步细分为3种类型,即()、() 和存储器-存储器型指令集结构。 4、MIPS指令DADDIU R14,R5,#6属于()类型的指令格式;MIPS指令 SD R4,300(R5)属于()类型的指令格式。 5、描述流水线的工作,常采用时空图的方法。在时空图中,横坐标表示(),纵坐 标代表()。 6、在MIPS指令实现的简单数据通路中,在WB周期中,有两大类指令执行操作:() 和()指令。 7、存储器的层次结构中,“Cache-主存”层次是为了弥补主存()的不足,“主 存-辅存”层次是为了弥补主存()的不足。 8、Cache实现的映像规则有全相联映像、()和()三种。 9、反映存储外设可靠性能的参数有可靠性、()和()。 10、根据系统中处理器个数的多少,可把现有的MIMD计算机分为两类,每一类代表 了一种存储器的结构和互连策略。第一类机器称为()结构,第二类机器具有()。 二、判断题(每小题1分,共10分) 1、从计算机语言的角度,系统结构把计算机系统按功能划分成多级层次结构,其中, 第2级是操作系统虚拟机,第3级是汇编语言虚拟机。() 2、计算机系统中提高并行性的3种途径中,资源重复是在并行性概念中引入时间因 素,加快硬件周转而赢得时间。() 3、指令集结构中采用多种寻址方式可能会增加实现的复杂度和使用这些寻址方式的 指令的CPI。() 4、指令条数多,通常超过200条,是设计RISC的原则之一。() 5、根据流水线中各功能段之间是否有反馈回路,可把流水线分为线性流水线和非线 性流水线。() 6、在多级存储体系中,“cache——主存”层次的存储管理实现主要由软件件实现。
计算机系统结构复习题和重点(附答案) 一、单项选择题 1.实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由() A.编译程序解释B.编译程序翻译 C.汇编程序解释D.汇编程序翻译 2.系列机软件必须保证() A.向前兼容,并向上兼容B.向前兼容,并向下兼容 C.向后兼容,力争向上兼容D.向后兼容,力争向下兼容 3.浮点数尾数基值r m=8,尾数数值部分长6位,可表示规格化正尾数的个数是()A.56个B.63个 C.64个D.84个 4.在IBM370系统中,支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是()A.“执行”指令B.“程序调用”指令 C.“比较与交换”指令D.“测试与置定”指令 5.关于非专用总线三种控制方式中,下列叙述错误 ..的是() A.集中式定时查询,所有部件共用同一条“总线忙”线 B.集中式定时查询,所有部件都用同一条“总线请求”线 C.集中式独立请求,所有部件都用同一条“总线请求”线 D.集中式串行链接,所有部件都用同一条“总线请求”线 6.磁盘外部设备适合于连接到() A.字节多路通道B.数组多路通道或选择通道 C.选择通道或字节多路通道D.数组多路通道或字节多路通道 7.在Cache存储器中常用的地址映象方式是() A.全相联映象B.页表法映象 C.组相联映象D.段页表映象 8.在指令级高度并行的超级处理机中,下列叙述正确的是() A.超标量处理机利用资源重复,要求高速时钟机制 B.超流水线处理机利用资源重复,要求高速时钟机制 C.超标量处理着重开发时间并行性,要求高速时钟机制 D.超流水线处理机着重开发时间并行性,要求高速时钟机制 9.间接二进制n方体网络是一种() A.多级立方体网络B.多级全排列网络
用户名 Email 地址 工作单位 家庭电话 单位电话 安常青 acq@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84859 asdc@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 白洪烈 baihl@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 85078 85579 刘美兰 baowb@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 82039 bgong@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 巴林凤 blf-dcs@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84101 82258 陈刚 cheng@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84125 王光谦
dhhwgq@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 83337 fyq@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 胡冠章 hugz@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 85558 83140 何小荣 hxr-dce@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84572 化学系 hxx@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 韩至骏 hzj-dpi@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84239 85480 李晋奎 ljk-sa@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84323 84539 李三立 lsl-dcs@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84335 lxn@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 人文社科 rwsk@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 宋烈侠 songlx@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html,
85198 su@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 孙义和 sunyh@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 83989 85661 sunyu-er@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 生物系 swx@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 朱爽 szhu@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 田芝瑞 tzr-dme@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 85138 82344 王诚 wc-dcs@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 85147 吴企渊 wqy-dcs@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 行政处 xzc@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 杨锐 yr-sa@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 83194 85856 赵炳时 zbs-sa@https://www.doczj.com/doc/8010925122.html, 84549 张楚汉
第一部分:计算机系统组成及说明 一、计算机系统组成 一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。(一)硬件(hardware) 硬件是指计算机的物理设备,包括主机及其外部设备。具体地说,硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。 ①存储器。存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的记忆部件。 ②运算器。运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。 ③控制器。控制器是计算机的“神经中枢”。它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。 ④输入/输出设备(简称I/O设备)。计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序,并将它们转换成计算机所能识别的形式(二进制)存放到内存中。输出设备的主要功能是把计算机处理的结果转变为人们能接受的形式,如数字、字母、符号或图形。 (二)软件(software) 软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成特定任务所需的应用软件(三)硬件和软件的关系
硬件是计算机的基础,软件对硬件起辅助支持作用,二者相辅相成,缺一不可,只有有了软件的支持,硬件才能充分发挥自己的作用。 二、计算机工作原理 (一)冯·诺依曼设计思想 计算机问世50年来,虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大的差别,但基本体系结构没有变,都属于冯·诺依曼计算机。 冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点: ①计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。 ②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中,操作码表示运算性质,地址码指出操作数在存储器的位置。 ③将编好的程序和原始数据送入内存储器中,然后启动计算机工作,计算机应在不需操作人员干预的情况下,自动逐条取出指令和执行任务。 冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。他的全部设计思想,实际上是对“程序存储”要领的具体化。