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计算机系统结构复习计算机系统结构是计算机科学中的重要概念，它涉及到计算机的硬件和软件组成部分以及它们之间的相互关系。
本文将回顾计算机系统结构的主要概念和原理，以便读者能够全面理解计算机系统的运行和设计。
一、计算机系统简介计算机系统由硬件和软件两个主要组成部分构成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等，软件则包括操作系统、应用程序等。
计算机系统通过硬件和软件的协同工作来完成各种计算任务。
二、计算机系统的层次结构计算机系统可以被划分为多个层次，这种层次结构可以帮助我们理解计算机系统的各个组成部分以及它们之间的联系。
常见的计算机系统层次结构包括：硬件层、指令集架构层、操作系统层、应用层。
1. 硬件层硬件层是计算机系统中最底层的层次，它包括中央处理器、内存、输入输出设备等硬件组件。
这些硬件组件通过电子信号的传递来完成计算和数据存储等任务。
2. 指令集架构层指令集架构层是一个抽象的层次，它定义了计算机系统的指令格式和操作方式。
指令集架构是硬件和软件之间的接口，它规定了软件如何与硬件进行交互。
3. 操作系统层操作系统层负责管理计算机系统的资源，包括处理器的分配、内存的管理、文件的管理等。
操作系统为应用程序提供了一个运行的环境。
4. 应用层应用层是计算机系统中最高层的层次，它包括各种应用程序，如文字处理、网页浏览器、数据库管理等。
应用程序通过操作系统层与硬件进行交互，完成特定的计算任务。
三、计算机系统的设计原则计算机系统的设计需要遵循一些基本原则，以保证系统的高性能、可靠性和可扩展性。
1. 完整性原则计算机系统应当包括所有必要的硬件和软件组件，以满足用户的需求。
2. 一致性原则计算机系统的各个组成部分应当保持一致性，以便用户能够更加容易地理解和使用系统。
3. 性能原则计算机系统应当具有良好的性能，包括处理速度、响应时间等方面。
4. 可靠性原则计算机系统应当具有高度的可靠性，能够在故障发生时进行恢复并保证数据的安全性。
OPERATING SYSTEM REVIEWCHAPTER 11．操作系统定义：操控硬件的程序，用户与硬件的媒介，分配控制资源2．操作系统目标：方便性（convenience），有效性（efficiency），（可扩充性开放性）3．操作系统作用：资源管理（处理机管理，储存器管理，设备管理，文件管理，用户接口）；服务用户（提供接口）4．操作系统分类(1)批处理(batch)：自动性，没有交互性。
自动从一个job转移到另一个job。
(2)分时(time-sharing)：允许多个用户同时使用，CPU在多个进程之间轮转，可及时响应用户需求。
(3)实时(real-time)：实时性，对时间有严格的要求，对安全性要求高。
(4)通用：同时具有两种或以上性质的操作系统。
5．操作系统特征(1)并发性(Concurrence): 并发是指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生，在单处理机系统中，宏观上多道程序同时执行，微观上各个程序交替运行。
并发与并行不同，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生。
并发程序具有间断性、失去封闭性和不可再现性等特征。
(2)共享性(Sharing): 共享是指在一段时间内多个并发进程交替使用有限的计算机资源，共同享有计算机资源，操作系统对资源要合理的分配和使用。
共享资源有互斥共享方式和同时访问方式。
互斥访问方式是指当一个进程占有资源时，其他进程不能同时再使用这个资源，必须得等到资源被放弃时再使用。
同时访问方式是指如程序段和磁盘等资源，可以由进程交替访问。
(3)虚拟性(Virtual): 虚拟是指通过某种技术把物理实体转换成若干个逻辑对应物。
例如，地址空间具有虚拟性，它是由内存空间通过划分段表/页表技术转换而来的。
(4)异步性(Asynchronism): 异步性是指进程只要在相同的环境下，无论多少次运行，都会得到相同的结果。
6．相关技术(1)多道程序技术(multiprogramming)●定义：当CPU正在处理的job需要等到I/O响应时，CPU并不会闲置，而是转去处理下一个job，直到之前的job在处理完IO后拿回CPU使用权。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
1. 程序访问的局部性原理⏹ 局部访问性◆ 程序总是趋向于重用最近使用过的指令和数据◆ 在程序的执行过程中，CPU 访问内存中的指令和数据总是趋向于成簇或成块的。
● 程序中包含大量的循环体和子程序，会对这组指令重复访问● 程序中包含大量的表数据和数组，涉及对同一数据块的重复访问⏹ 经验法则◆ 90%的执行时间花在10%的代码上⏹ 局部访问性包括：◆ 时间局部性：最近访问过的指令或数据不久的将来还可能被访问◆ 空间局部性：被访问子附近的子，重用的概率大⏹ 这个原理是设计计算机存储系统的理论基础⏹ 指令局部性强于数据局部性2. 优化处理经常性事件⏹ 在进行计算机设计或者项目设计时，我们必须优化处理经常性事件◆ 事件经常发生◆ 优化经常性事件可以提高整个系统性能◆ 优化处理非经常性事件没有意义⏹ 怎么优化？◆ 并行处理，更快的算法◆ 用更快的组件⏹ 提高多少性能？◆ Amdahl 定律3. Amdahl 定律⏹ Amdahl 定律◆ 通过使用某种更快速的执行方式而获得的性能改进◆ 受限于这种快速方式的使用时间在总执行时间中的比例◆ 它定义了由于使用特殊技术所获得的加速比的大小⏹ 加速比◆ 一种比值◆ 采用改进措施后整个任务的性能/没有采用改进措施整个任务的性能◆ 未采用改进措施时整个任务的执行时间/采用改进措施后整个任务的执行时间⏹ Amdahl 定律算加速比1≤=时间改进前整个任务的计算可改进部分的计算时间e F 1S ≥=间改进后这部分的计算时算时间改进前可改进部分的计e 改进后整个任务的执行时间：)1(ee e o n S F F T T +-= 改进后整个系统的加速比：ee e n o n S F F T T S +-==)1(1 ⏹ 加速比和F e =0的关系◆ F e =0, S n =1，没有可改进的地方◆ S e =∞, S n =1/(1-F e )◆ 可获得的性能改善的极限值也受可改进部分所占的比例限制⏹ 例子：假定想改进用于Web 服务的处理器。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIACIV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(Time Interl eaving )，资源重复(Resou rceReplication)，资源共享(ResourceSharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
计算机系统结构复习提纲第一章计算机系统结构导论了解：计算机的概念、功能；计算机组成；计算机系统结构、计算机组成、计算机实现所包含的内容；系列机和兼容机的概念；计算机系统设计步骤。
掌握：计算机的层次结构（选择）；计算机系统结构的定义（实质）（选择）；计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三者之间的区别和联系（简答、选择）；软、硬件取舍原则（简答、选择）；解决软件可移植性的方法（选择、填空）；透明性的定义和判断（选择）；CPU性能公式；Amdahl定律（计算）；程序访问的局部性原理（简答）；并行性的概念和分类（简答、选择、填空）；Flynn分类（选择、填空）；冯氏分类法（选择、填空）；系统结构中开发并行性的途径（填空、选择、简答）和耦合度（填空、选择）；计算机系统设计思路（填空）。
第二章指令系统掌握：指令系统的优化设计的两个截然相反的方向；RISC的基本原则（简答、选择）；RISC采用的基本技术（简答、选择）；重叠寄存器窗口（选择）第五章流水线结构了解：重叠需解决问题；流水线特点；超标量处理机、超流水线处理机、超标量超流水线处理机、向量处理机及其特点掌握：重叠和顺序解释的异同（简答、选择）；重叠和流水概念及工作原理（选择）；一次重叠、二次重叠的概念（选择）；先行控制方式；重叠对组成的要求（简答、选择）；几种相关的判断及解决方法（选择、填空）；流水线分类（选择、填空）；解决影响流水线瓶颈的方法（选择、填空）；流水线性能分析（会画时空图及计算）；流水线的相关处理（选择、填空）、异步流水线和同步流水线及可能出现的相关（选择、填空）；向量流水线的处理方式（选择、填空）；向量处理机并行操作条件（选择、填空）及采用链接技术的条件（选择）；指令级高度并行的超级处理机（填空、选择）第六章阵列处理机了解：并行处理机的两种构形、特点；；并行处理机多级互连网络交换开关分类、控制方式；阵列处理机算法；掌握：并行处理机的定义（选择）；构成；IlliacIV 阵列处理机结构特点（选择、填空）；互连网络的设计目标（选择、简答）；应抉择的几个问题（选择、填空）；操作方式（选择、填空）；单级互连网络及其函数（计算、选择）；多级互连网络的几个关键要素（选择、填空）；控制方式（选择、填空）；交换函数和互连函数、控制信号；STARAN交换网络（计算）、第七章多处理机了解：多处理机需要解决的技术问题；多处理机的任务粒度划分和性能；掌握：多处理机耦合度（填空）；多处理机定义以及硬件结构；机间互连形式及采用算法（选择、填空）；多处理机的存储器组织中两种编址方式各适应那种场合（简答、选择）；Delta网络；多处理机的cache一致性问题（选择、填空）；表达式的树形流程图及计算；程序并行性分析（选择、填空）；FORK、JOIN 语句；多处理机上并行执行的程序及时间资源图；多处理机的操作系统分类（选择、填空）；第八章数据流机了解：数据流程序图；控制驱动的控制流方式的特点；掌握：数据驱动方式及其特点（简答、选择）；数据令牌的概念（简答）；数据流是一种什么样的计算模型（简答、填空）；数据流计算模型分类（填空）；两种数据流计算机结构的特点（选择、填空）。
计算机系统结构知识点复习考点归纳总结令）控制计算机硬件的层次，汇编语言机器级则是用（助记符）来控制计算机硬件的层次。
22、缓存技术是为了（解决处理器与主存速度不匹配的问题）而引入的。
23、DMA访问是指（直接内存访问）技术，可以减少CPU的负担，提高数据传输效率。
24、在多处理机系统中，（任务）级并行性是指多个任务同时执行，（数据）级并行性是指一个任务中的多个数据同时执行。
25、计算机系统中的（指令流水线）技术可以提高CPU 的运行效率，将多个指令的执行过程重叠起来，从而减少CPU的空闲时间。
26、计算机系统中的（虚拟存储器）技术可以将主存和辅存结合起来，使得程序能够访问比主存更大的地址空间，从而提高系统的性能。
27、计算机系统中的（分布式系统）是指将多个计算机连接起来，共同完成一个任务，可以提高系统的可靠性和性能。
28、计算机系统中的（并行计算）技术可以将一个大问题分解成多个小问题，同时在多个处理器上进行计算，从而提高计算速度和效率。
29、计算机系统中的（云计算）是指将计算资源和服务通过网络提供给用户，可以实现资源的共享和高效利用。
4096字节之间）当程序需要访问某一页时。
操作系统会将该页从磁盘上读入主存，然后再进行访问。
这种方式可以提高存储器的利用率，但也会增加访问时间和开销。
并行性是指在同一时间段内完成多项任务的能力。
它可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合三种类型，取决于物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱。
开发并行性的途径有时间重叠、资源重复和资源共享。
并行性的开发需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
资源重复是指通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。
最典型的例子是双工系统。
资源重复不仅可以提高可靠性，而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。
并行处理技术的研究需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
沿时间重叠技术途径发展的异构型多处理机系统的典型结构代表是流水线处理机。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。
位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。
位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。
全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。
从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。
存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。
例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。
处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
擅长对向量、数组进行处理。
例子有阵列处理机。
指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
并行性的开发途径有时间重叠(TimeInterleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。
时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。
例子有流水线处理机。
资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。
例子有阵列处理机，相联处理机。
资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。
例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。
SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。
《计算机系统结构》复习提纲第一章复习题1、计算机的多级层次结构2、透明性的概念，会判断那些特征对哪些人是透明的。
3、计算机系统结构、组成、计算实现的定义、含义、包含的内容及三者之间的关系。
4、软硬件取舍的基本原则及计算机系统设计方法。
5、掌握阿姆达尔定律。
6、什么是峰值性能、持续性能？持续性能有哪几种表示方法。
列出它们的计算公式，并比较它们的优缺点。
7、软件、应用、器件对系统结构有哪些促使影响？8、解释软件可移植性、模拟、仿真？注意模拟和仿真的区别。
9、什么是并行性？并行性指的是哪两种？什么是并行处理？并行可分为哪几个等级？10、并行性开发有哪几种方法，它们是如何实现并行性的，简要解释并各举一系统类型的例子。
11、Flynn分类法的依据是什么？共分哪几类？解释其含义。
12、衡量计算机性能用什么方法？13、要求会计算CPI、TCPU、MIPS、MFLOPS。
14、MIPS与MFLOPS、MFLOPS与SPEC分值有何对应关系？15、如何用Gm评价不同机器的性能？第二章复习题1、数据表示的定义2、数据表示、数据结构有什么关系？3、IEEE754有哪几种基本格式？4、IEEE754标准浮点数N有哪些解释？5、要求会计算用IEEE754表示十进制数。
6、要求可将IEEE754转换为十进制数。
7、自定义数据有哪二种表示形式？各自的定义是什么？8、在采用描述符方法取操作数的方法中，可以将描述符按树形联结来描述多维数组。
要会画图表示用描述符描述一个 3 × 4 的二维阵列的情况。
9、浮点数尾数基值大小的选择，要求掌握非负阶、规格化、正尾数的最大最小值及采用尾基为r m的浮点数表示的特性。
10、如何用哈夫曼、扩展哈夫曼对指令操作码进行编码？平均码长如何计算？11、CISC有哪些主要特点？CISC有什么问题？12、RISC有哪些主要特征？13、RISC在CPU内部设置大量寄存器，试叙述RISC机中所采用的窗口重叠寄存器的工作原理，并列举它的主要优缺点。
计算机系统结构复习要点计算机系统结构是研究软件、硬件和固件的功能分配，确定软件和硬件的分界面，即哪些功能用硬件实现，哪些功能用软件实现。
计算机组成（Computer Organization）：也称计算机组织，是在明确计算机系统结构分配给硬件的功能与概念性结构之后，研究硬件系统各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器语言级指令的功能与特性。
计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部数据流和控制流的组成及其逻辑设计等。
计算机实现（Computer Implementation）:是计算机组成的物理实现。
目前，计算机实现所涉及的主要内容包括：（1）处理机、主存等部件的物理结构（2）器件的集成度和速度（3）器件、模块、插件、底板的划分与连接（4）专用器件的设计、微组装技术（5）信号传输、电源、冷却及整机装配技术以及有关的制造工艺和技术等系列机指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列不同型号的计算机。
系列机的概念就是指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法。
并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。
系列机必须保证用户看到的机器属性一致。
冯·诺依曼计算机的主要特点如下：（1）机器以运算器为中心。
（2）采用存储程序原理。
（3）存储器是按地址访问的、线性编址的空间。
（4）控制流由指令流产生。
（5）指令由操作码和地址码组成。
（6）数据以二进制编码表示，采用二进制运算。
冯·诺依曼结构两个最重要特征：➢指令驱动计算机内部的信息流动➢计算机应用主要面向数值计算和数据处理Flynn分类法把计算机系统的结构分为4类：➢单指令流单数据流(SISD)➢单指令流多数据流(SIMD)➢多指令流单数据流(MISD)➢多指令流多数据流(MIMD)四种定量分析技术的概念，及其相关计算：运用Amdahl定量的计算，CPI的计算大概率事件优先原则：对于大概率事件（最常见的事件），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。
第一章计算机系统结构的基础知识1、计算机体系结构：计算机体系结构是程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。
2、透明性:对本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
在一个计算机系统中，低层机器的属性对高层机器的程序员往往是透明的，如传统机器级的概念性结构和功能特性,对高级语言程序员来说是透明的。
3、计算机系统结构、计算机组成、计算机实现之间的关系：计算机系统结构指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。
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等.它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的关系。
计算机的实现：指的是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.它着眼于器件技术和微组装技术，其中器件技术在实现技术中起主导作用。
4、计算机系统的分类：1）Flynn（单/多指令流单/多数据流四种）2)冯氏分类法：最大并行速度.5、程序的局部性：时间局部性（程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息）空间局部性(程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者邻近）。
6、计算机系统设计原理：由上往下设计、由下往上设计、从中间开始设计。
从中间设计的优点：“中间"指层次结构中的软硬件的交界面，目前一般是在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。
好处：采用这种方法时,首先要进行软硬件功能分配，确定好这个界面。
然后从这个界面开始,软件设计者往上设计操作系统、汇编、编译系统等，硬件设计者往下设计传统机器级、微程序机器级等。
软件和硬件并行设计可以缩短设计周期，设计过程中可以交流协调，是一种交互式的、很好的设计方法。
7、存储程序计算机（冯·诺依曼结构）:采用存储程序原理，将程序和数据存放在同一存储器中。
1.简述：1）计算机体系结构研究的目的提高处理机运算速度：MIPS ＝fz * IPCMIPS ——每秒执行的百万条指令fz —8212 —处理机的工作主频（MHz）IPC（Instruction Per Cycle）—8212 —单位时钟周期内执行的指令条数提高IPC：依靠先进系统结构过去，几个或几十个周期完成一条指令现在，一个周期完成几条指令提高fz：缩短门电路延迟，依靠工艺技术进步、流水线技术等依靠先进系统结构，从指令串行执行，到P4的20级流水线2）计算机系统中并行性的层次划分。
①指令内并行②指令级并行③任务（或过程）级并行④作业（或程序）级并行2.简述：1）存储系统性能评价的关键指标大容量；高速度；低价格2）提高存储系统性能的基本途径。
（1）器件技术，缩短访问时间（T↓）（2）多体并行存贮器结构①加宽存贮字长度（W↑）-----超长字存储方案②缩短平均访问周期（Ta↓）---------多模块交叉存储方案（3）多级存贮器层次结构以不同速度、容量的存储器进行层次化组织（Ta↓）即提高容量、带宽，又降低成本，属于高效率技术3.简述实地址Cache在虚拟存储器中的工作过程及其加速作用。
①查TLB，若命中则形成实地址，否则再进行查段表、页表形成实地址②用实地址访问Cache，若命中则完成访问。
否则启动主存进行Cache替换加速作用：①加速虚拟存贮器的访问②加速虚地址到实地址的转换4.简述Cache的三种典型结构及其特点。
组相联结构：1)利用现有的存储器结构和工作方式（采用高速电路）2）利用常规的单元电路模块（比较器、多路选择器MUX等）3）综合应用于Cache的工作方式/访问过程直接相联结构：直接利用行号定位，结构简单易实现，容量大，速度快全相联结构:完全通过标志的相联比较定位确定数据行,地址映像最灵活，每个Cache 行可映像到主存任意行，命中率高5.简述：流水段细分的目的与流水段细分的类型，并举例说明。
