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计算机系统结构复习试题及答案（⾮计算）⼀．名词解释计算机系统结构：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。
系列机：由同⼀⼚家⽣产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的⼀系列不同型号的计算机。
同构型多处理机系统：由多个同类型或⾄少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同⼀作业中能并⾏执⾏的多个任务。
堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。
累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。
通⽤寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通⽤寄存器的机器。
数据相关：考虑两条指令i 和j，i 在j 的前⾯，如果下述条件之⼀成⽴，则称指令j 与指令 i 数据相关：（1）指令j 使⽤指令i 产⽣的结果；（2）指令j 与指令k 数据相关，⽽指令k ⼜与指令i 数据相关。
定向：⽤来解决写后读冲突的。
在发⽣写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后⾯等待使⽤该结果的指令并不见得是马上就要⽤该结果。
如果能够将该计算结果从其产⽣的地⽅直接送到其它指令需要它的地⽅，那么就可以避免停顿。
向量处理机：指令级并⾏：简称ILP。
是指指令之间存在的⼀种并⾏性，利⽤它，计算机可以并⾏执⾏两条或两条以上的指令。
指令的动态调度：是指在保持数据流和异常⾏为的情况下，通过硬件对指令执⾏顺序进⾏重新安排，以提⾼流⽔线的利⽤率且减少停顿现象。
是由硬件在程序实际运⾏时实施的。
指令的静态调度：是指依靠编译器对代码进⾏静态调度，以减少相关和冲突。
它不是在程序执⾏的过程中、⽽是在编译期间进⾏代码调度和优化的。
失效率：CPU 访存时，在⼀级存储器中找不到所需信息的概率。
失效开销：CPU 向⼆级存储器发出访问请求到把这个数据调⼊⼀级存储器所需的时间。
强制性失效：当第⼀次访问⼀个块时，该块不在Cache 中，需要从下⼀级存储器中调⼊Cache，这就是强制性失效。
中国地质大学（武汉）计算机学院吴湘宁计算机体系结构习题及答案第一章基础知识1．名词解释翻译解释模拟仿真透明性程序访问局部性[答案]略2. 一个经解释实现的计算机可以按功能划分为四级. 每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令. 若执行第一级的一条指令需要的时间为K ns, 那么执行第二、三、四级的一条指令各需要多少时间?3. 计算机系统按功能划分层次结构的好处主要体现在哪些方面?[答案] (1) 有利于理解软件, 硬件和固件在系统中的地位和作用;(2) 有利于理解各种语言的实质和实现途径;(3) 有利于推动计算机系统结构的发展;(4) 有利于理解计算机系统结构的定义.4. 什么是透明性? 对计算机系统结构, 下列哪些是透明的? 哪些是不透明的?1) 存储器的模m交叉存取; 2) 浮点数据表示; 3) I/O系统是采用通道方式还是I/O处理机方式; 4) 阵列运算部件; 5) 数据总线宽度; 6) 通道是采用结合型的还是独立型的; 7) 访问方式保护; 8) 程序性中断; 9) 串行、重叠还是流水控制方式; 10) 堆栈指令; 11) 存储器的最小编址单位; 12) Cache存储器.[答案] 一种本来是存在的事务或属性, 但从某种角度看却好像不存在, 称为透明性.对计算机系统结构来说透明的是: 1), 4), 5), 6), 9), 12)对计算机系统结构来说不透明的是:2), 3), 7), 8), 10), 11)5. 什么是计算机体系结构? 什么是计算机组成? 什么是计算机实现? 并说明三者的关系和相互影响?[答案] 计算机系统结构是计算机系统的软, 硬件分界面, 是机器语言程序员或是编译程序员所需了解的计算机属性;计算机组成是计算机系统结构的逻辑事项;计算机实现是计算机组成的物理实现.三者的关系和互相影响为:(1) 具有相同系统结构的计算机可以采用不同的组成;(2)(2) 一种计算机组成可以采用多种不同的计算机实现;(3) 计算机组成、计算机实现对计算机系统结构有着很大的影响;(4) 计算机系统结构的设计不应限制计算机组成和实现技术，应能用于高档机，也可用于低挡机;(5) 在不同时期, 计算机系统结构,、组成和实现所包含的内容会有所变化，三者之间的界线常常很模糊.6. 从机器(汇编)语言程序员角度看, 以下哪些是透明的?1) 指令地址存储器; 2) 指令缓冲器; 3) 时标发生器; 4) 条件码寄存器; 5) 乘法器; 6) 主存地址寄存器; 7) 磁盘外设; 8) 先行进位链; 10) 通用寄存器; 11) 中断字寄存器.[答案] 对机器(汇编)语言程序员来说透明的有: 2), 3), 5), 6), 8), 9)对机器(汇编)语言程序员来说不透明的有: 1), 4), 7), 10), 11)7. 假设在一台40 MHz处理机上运行200 000条指令的目标代码, 程序主要由四种类型的指令所组成. 根据程序跟踪实验结果, 各类指令的混合比和每类指令的CPI值如表1.9所示.(1) 试计算在单处理机上执行上述该程序时的平均CPI;(2) 根据(1)所得到的CPI, 计算相应的MIPS速率及程序的执行时间.[答案] (1) 2.24 CPI (2) 17.86 MPIS; 0.0112 s8. 某工作站采用时钟频率为15 MHz、处理速率为10 MIPS的处理机来执行一个程序，假定每次存储器存取为1周期延迟, 试问:(1) 此计算机的有效CPI是多少?(2) 假定将处理机的时钟频率提高到30 MHz, 但存储器子系统速率不变, 这样, 每次存储器存取需要两个时钟周期. 如果30%的指令每条只需要一次存储存取, 而另外5%的指令每条需要两次存储存取, 还假定已知混合程序的指令数不变, 并与原工作站兼容, 试求改进后的处理机性能.[答案] (1) 1.5 CPI; (2) 15.8 MPIS9.什么是并行性？它分为哪两种类型？开发计算机系统并行性的主要技术途径有哪三个？沿这些途径分别发展出什么类型的计算机？[答案]略10.实现软件移植的途径有哪些？[答案]略11.什么是Flynn分类法，按照Flynn分类法可将计算机系统分为哪几类？[答案]略第二章指令系统1. 名词解释数据类型、数据表示、规格化浮点数、Huffman编码、扩展编码、RISC[答案]略2. 某模型机有8条指令I1~I8, 它们的使用频度分别为0.3, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02, 0.02, 0.01.(1) 试分别用Huffman编码和平均码长最短的等长扩展码(限定为两种码长)对其操作码进行编码.(2) 分别计算Huffman编码和等长扩展码编码的平均长度.[答案] (1) 操作码的Huffman编码和2-4等长扩展码编码如下表1所示.(2) Huffman编码的平均长度为2.38位; 等长扩展码编码的平均码长为2.8位.3. 某模型机有10条指令I1~I10, 它们的使用频度分别为0.3, 0.24, 0.16, 0.12, 0.07, 0.04, 0.03,0.02, 0.01, 0.01.(1) 计算机采用等长操作码表示时的信息冗余量.(2) 要求操作码平均码长最短, 试设计操作码的编码, 并计算所设计操作码的平均长度. (3) 设计2-5扩展操作码编码，并计算平均码长.(4) 设计2-4（2/8）等长扩展码编码，并计算平均码长. [答案] (1) 采用等长操作码表示时的信息冗余量为33.5%. (2) 操作码的Huffman编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.7位.(3) 操作码的2-5扩展码编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.9位.(4) 操作码的2-4（2/4）等长扩展码编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.92位.4. 何谓指令格式的优化? 操作码和地址码的优化一般采用哪些方法?[答案] 指令格式的优化是指通过采用多种不同的寻址方式, 地址制, 地址形式和地址码长度以及多种指令字长, 并将它们与可变长操作码的优化表示相结合, 就可以构成冗余度尽可能少的指令字. 操作码的优化采用扩展操作码编码法. 地址码优化有以下四种方法:(1) 在指令中采用不同的寻址方式;(2)(2) 在指令中采用多地址制;(3) 同一种地址制还可以采用多种地址形式和长度, 也可以考虑利用空白处来存放直接操作数或常数等;(4) 在以上措施的基础上, 还可以进一步考虑采用多种指令字长度的指令.5. 若某机设计有如下指令格式的指令:三地址指令12种, 一地址指令254种, 设计指令的长度为16位, 每个地址码字段的位数均为4位. 若操作码的编码采用扩展操作码, 问二地址指令最多可以设计多少种? [答案] 二地址指令最多可以设计48种.6. 一台模型机共有九条指令I1~I9, 各指令的使用频度分别为0.3，0.2，0.2，0.1，0.08，0.6，0.03, 0.02, 0.01. 该模型机有8位和16位两种指令字长. 8位字长指令为寄存器----寄存器(R--R)二地址类型, 16位字长指令为寄存器----存储器(R--M)二地址变址寻址类型.(1) 试设计有两种码长的扩展操作码, 使其平均码长最短, 并计算此种编码的平均码长. (2) 在(1)的基础上, 该机允许使用多少个可编址的通用寄存器?(3) 若采用通用寄存器作为变址寄存器, 试设计该机的两种指令格式, 并标出各字段的位数.(4) 计算变址寻址的偏移地址范围.[答案] (1) 操作码的2-5扩展码编码如表3所示, 此种编码的平均长度位2.9位.2) 在(1)的基础上, 该机允许使用8个可编址的通用寄存器.(3) 该机的两种指令格式及各字段的位数如下:R-R型: 操作码OP (2位) | 源寄存器RS (3位) | 目的寄存器Rd (3位)R-M型: 操作码OP (5位) | 源寄存器RS (3位) | 变址寄存器RX (3位) | 偏移地址 (5位)(4) 变址寻址的偏移地址范围为-16~+15.7. 简述CISC的特点.[答案] CISC的特点如下:(1) 庞大的指令系统;(2) 采用了可变长度的指令格式;(3) 指令使用的寻址方式繁多;(4) CISC指令系统中包括一些用于特殊用途的指令, 各种指令的使用频度相当悬殊.8. 从指令格式, 寻址方式以及平均CPI三个方面, 比较经典CISC和纯RISC体系结构.[答案] 略9．简述RISC设计的一般原则。
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总结计算机系统结构复习总结一、计算机系统结构概念1.1 计算机系统结构：程序员所看到的计算机的基本属性，即概念性结构与功能特性。
*注意：对不同层次上的程序员来说，由于使用的程序设计语言不同，可能看到的概念性结构和功能特性会有所不同。
1.2 计算机系统的层次结构现代计算机是一种包括机器硬件、指令系统、系统软件、应用程序和用户接口的集成系统。
现代计算机结构图*注意：计算机结构的层次模型依据计算机语言广义的理解，可将计算机系统看成由多级“虚拟”计算机所组成。
从语言层次上画分可得下图：计算机结构的层次模型1.3计算机系统结构组成与实现计算机系统结构：是计算机系统的软件与硬件直接的界面计算机组成：是指计算机系统结构的逻辑实现计算机实现：是指计算机组成的物理实现*计算机系统结构、组成与实现三者间的关系：计算机系统结构不同会影响到可用的计算机组成技术不同，而不同的计算机组成又会反过来影响到系统结构的设计。
因此，计算机系统结构的设计必须结合应用来考虑，要为软件和算法的实现提供更多更好的硬件支持，同时要考虑可能采用和准备采用哪些计算机组成技术，不能过多或不合理地限制各种计算机组成、实现技术的采用与发展。
计算机组成与计算机实现可以折衷，它主要取决于器件的来源、厂家的技术特长和性能价格比能否优化。
应当在当时的器件技术条件下，使价格不增或只增很少的情况下尽可能提高系统的性能。
1.4 计算机系统结构的分类计算机结构分类方式主要有三种：（1）按“流”分类按“流”分类法是Flynn教授在1966年提出的一种分类方法，它是按照计算机中指令流（Instruction Stream）和数据流（Data Stream）的多倍性进行分类。
指令流是指机器执行的指令序列，数据流是指指令流调用的数据序列。
多倍性是指在计算机中最受限制（瓶颈最严重）的部件上，在同一时间单位中，最多可并行执行的指令条数或处理的数据个数。
*注意：按“流”分类法，即Flynn分类法的逻辑结构类型：①SISD计算机②SIMD计算机③MISD计算机④MIMD计算机（2）按“并行性”和“流水线”分类（3）按计算机系统结构的最大并行度进行分类1.5计算机系统的设计与实现随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势，计算机系统软、硬件间界限已经变得模糊了。
第一章计算机系统结构定义计算机＝软件＋硬件（+网络）两种定义：定义1：Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出：程序员所看到的计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性定义2：计算机系统结构主要研究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定计算机系统的多级层次模型第6级专用应用语言机器特定应用用户（使用特定应用语言）（经应用程序翻译成高级语言）第5级通用高级语言机器高级语言程序员（使用通用高级语言）（经编译程序翻译成汇编语言）第4级汇编语言机器汇编语言程序员（使用汇编语言）（经汇编程序翻译成机器语言、操作系统原语）第3级操作系统语言机器操作系统用户（使用操作系统原语）（经原语解释子程序翻译成机器语言）第2级传统机器语言机器传统机器程序员（使用二进制机器语言）（由微程序解释成微指令序列）第1级微指令语言机器微指令程序员（使用微指令语言）（由硬件译码器解释成控制信号序列）第0级硬联逻辑硬件设计员第0级由硬件实现，第1级由微程序实现，第2级至第6级由软件实现，由软件实现的机器称为：虚拟机从学科领域来划分：第0和第1级属于计算机组织与结构，第3至第5级是系统软件，第6级是应用软件。
它们之间仍有交叉。
第0级要求一定的数字逻辑基础；第2级涉及汇编语言程序设计的内容；第3级与计算机系统结构密切相关。
在特殊的计算机系统中，有些级别可能不存在。
计算机组成：是计算机系统结构的逻辑实现确定数据通路的宽度•确定各种操作对功能部件的共享程度•确定专用的功能部件•确定功能部件的并行度•设计缓冲和排队策略•设计控制机构•确定采用何种可靠性技术计算机实现：是指计算机组成的物理实现处理机、主存储器等部件的物理结构•器件的集成度和速度•专用器件的设计•器件、模块、插件、底版的划分与连接•信号传输技术•电源、冷却及装配技术，相关制造工艺及技术等计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念。
系统结构是计算机系统的软硬件的界面；计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。
第一章概论
本章重点：计算机系统的层次结构、计算机系统结构的定义、计算机系统的设计思路、系统结构并行性开发的方法和计算机系统的分类。
本章难点：透明性分析。
复习建议：本章在历年考试中，为必考的章节，但一般考察基本概念和基本知识;从题型来讲主要为单项选择题和填空题。
建议学员在复习时注意基本概念的理解和掌握。
第一节计算机系统的多级层次结构
一、计算机系统的层次
(1)从使用语言的角度，计算机系统可以被看成是按功能划分的多层机器级所组成的层次结构。
层次结构由高到低依次为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级，如图所示。
(2)对各级机器级的理解。
计算机系统结构：第一章基本概念填空题、选择题复习：1、从使用语言角度，系统按功能划分层次结构由低到高分别为：微程序机器M0、传统机器M1、操作系统机器M2、汇编语言机器M3、高级语言机器M4、应用语言机器M5.2、计算机系统的设计思路：“从中间开始”设计的“中间”是指层次结构中的软硬件交界面，目前多数在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。
3、翻译与解释的区别与联系：区别：翻译是整个程序转换，解释是低级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级机器上执行的必须步骤。
4、模拟与仿真的区别：模拟：用机器语言解释实现软件移植的方法，解释的语言存在主存中；仿真用微程序解释，存储在控制存储器中。
5、解决好软件的可移植性方法有统一高级语言、采用系列机、模拟与仿真。
6、系列机必须保证向后兼容，力争向上兼容。
7、非用户片也称通用片，其功能是由器件厂生产时定死的，器件的用户只能用，不能改；现场片，用户根据需要改变器件内部功能；用户片是专门按用户的要求生产高集成度VLSI器件，完全按用户的要求设计的用户片称为全用户片。
一般同一系列内各档机器可分别用通用片、现场片或用户片实现。
8、计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、信息处理、知识处理、智能处理。
9、并行性开发的途径有：时间重叠、资源重复和资源共享。
10、并行性是指：同一时刻或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，并行性包含同时性和并发性二重含义。
11、科学计算中的重大挑战性课题往往要求计算机系统能有1TFLOPS的计算能力、1TBYTE 的主存容量、1TBYTE/S的I/O带宽。
12、并行处理计算机的结构：流水线计算机——时间重叠，阵列处理机——资源重复，多处理机——资源共享。
13、多机系统分多处理机系统和多计算机系统，多处理机系统：多台处理机组成的单一系统，多计算机系统：多台独立的计算机组成的系统。
14、多机系统的耦合度可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合。
计算机系统原理期末复习1计算机体系结构程序员所见到的计算机系统系统的属性，概念性的结构与功能特性。
2计算机组成：实现计算机体系结构所体现的属性。
3总线：总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。
4面向CPU的双总线结构：I/O设备和主存交换信息时仍要占用CPU。
5单总线结构图：必须设置总线判优秀逻辑，影响工作速度。
6以存储器为中心：提高了传输效率，减轻了系统总线的负担，且保留了i/o 设备与主存交换信息不经过CPU的特点。
7总线的分类：片内总线（芯片内部）；系统总线（各部件之间）-数据总线（双向），地址总线（单向），控制总线。
；通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。
8总线特性:机械特性（尺寸，形状），电气特性（传输方向和有效的电平范围），功能特性（每根传输线的功能），时间特性：信号的时序关系。
9总线的性能指标：总线宽度，总线带宽，时钟同步/异步，总线复用，信号线数，总线控制方式，其他指标。
10总线控制：集中式：链式查询：设备的优先权与总线控制器的距离有关。
计数器定时查询：优先权由计数值决定，计数值为0时同链式查询方式。
独立请求方式：中央仲裁器的内部排队逻辑决定；分布式。
11总线通信控制：目的：解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方协调和配合问题。
12总线传输周期：申请分配，寻址，传数，结束。
13总线通信：同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信。
141个时钟周期为1/100MHz=0.01us，总线宽度为32位=4B，数据传输率为4B/0.04us=100MBps.15奇偶检验码：信息为+1位奇偶检验位。
奇检验：使信息位和检验位中“1”的个数共计为奇数；偶检验：~1的个数为偶数。
16异步串行通信单位：波特率：单位时间内传送二进制数据的位数，单位为bps（位/秒）,记为波特。
17比特率：单位时间内传送二进制数据位的位数。
18总线按其所在的位置，分为片内总线、系统总线、通信总线。
第一章
层次结构：微程序机器级、机器语言、操作系统虚拟机、汇编语言虚拟机、高级语言虚拟机、应用语言虚拟机。
翻译与解释：语言实现的两种基本技术。
共同点是以执行一串L级语言指令来实现一条L+1级指令；不同点：翻译技术是把L+1转为L级程序后，再执行新产生的L级程
序，执行过程中，L+1级程序不再被访问；而解释技术是每当一条L+1级指令
被译码后，就直接去执行一串等效的L级指令，然后再去取下一条L+1的指令，
以此重复执行。
计算机体系结构：程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级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。
透明性：计算机系统结构具有层次结构性，透明性是指某一层次的观察者通过该层次的广义语言了解和使用机器，而不必关心其内层是如何工作和如何实现各自的功能
并行性：计算机系统在同一时刻或在同一时间间隔内进行多种运算或操作（同时性并发性）提高并行性的途径：1、时间重叠在并行概念中加入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流、重叠地使用同一套硬件设备的各个部分
2、资源重复：在并行性概念中引入空间因粗，以数量取胜。
通过重复设
臵硬件资源，大幅度提供计算机系统的性能
3、资源共享：一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同
一套硬件设备
同构型多处理机：由多个不同类型，至少负担不同功能的处理机组成，他们按照作业要求的顺序，利用时间重叠原理，依次对他们的多个任务进行加工，各自完成规
定的功能动作。
异构性多处理机：由多个同类型或至少担负同类功能的处理机组成，他们同时处理同一作业中能并行执行多个任务。
第二章
指令集结构分类：堆栈结构、累加器结构以及通用寄存器结构。
RISC与CISC的区别(包括各自的优缺点)：CISC即复杂指令集计算机，他是增强指令功能，把越来越多的功能交由硬件来实现，并且指令的数量也越来越多。
缺点：
1、各种指令的使用频度相差悬殊。
2.、指令集庞大，指令条数很多，许
多指令的功能又很复杂。
3、许多指令由于操作复杂，其CPI值比较大。
4、
由于指令功能复杂，规整性不好，不利采用流水技术提高性能。
RISC：即精简指令集计算机，他是尽可能地把指令集简化，不仅指令的条
数少，而且指令的功能也比简单。
3种不同指令集格式的特点：
1、变长编码格式：这种方法试图用最少的二进制位来表示目标代码。
但
有可能使各条指令的字长和执行时间相差很大。
2、定长编码格式：将操作类型和寻址方式一起编码到操作码中。
所有指
令的长都固定，可以有效地降低译码的复杂度，提高译码的速度。
3、混合型编码方式：提供若干长度固定的指令字，以期达到能够减少目
标代码长度又能降低译码复杂度的目标。
第三章
流水线的基本概念与特点：将多个处理过程在时间上错开，一次通过各功能段，这样，每个子过程就可以与其他子过程并行进行，这就是流水线技术。
特点：1、流水线吧一个处理过程分解为若干子过程，每个子过程有一个专门的功
能部件来实现。
2、流水线中各段的时间应尽可能相等，否则将引起流水线阻塞、
断流，因为时间长的段将成为流水线的瓶颈。
3、流水线每一个功能部件的后面都
有一个缓冲寄存器。
4.、流水线技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端不
断的提供任务，才能充分发挥流水线的效率。
5、流水线需要有通过时间和排空时
间。
流水线的分类：1（单/多功能流水线单功能）单功能：只能完成一种固定功能的流水线；多功能：各段可以进行不同，以实现不同的功能。
2多功能又分为（静态/动态流水线）静态：在同一时间段内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作。
动态：在同一时间段内，多功
能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，执行多种任务。
流水线性能指标：
吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量。
TP=n/Tk
加速比：完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比。
S=TS/TK
效率：流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值。
E=S/K
流水线中的相关(冲突)：
结构相关：因硬件资源满足不了指令重叠执行的要求而发生的冲突。
数据相关：当指令在流水相中重叠执行时，因需要用到前面指令执行结构而发
生的冲突。
控制相关：流水线遇到分支指令和其他改变PC值的指令所引起的冲突。
数据相关的分类：
RAW：写后读冲突。
指令J用到指令I的计算结构，而且在I将结果写入寄存器之前就去读该寄存器，因而得到的旧值。
WAW：写后写冲突。
指令J和指令I的结构单元相同，而且J在I写入之前就先对该单元进行了写入操作，从而导致写入顺序错误。
WAR：读后写冲突。
指令J的结构单元和指令I的原操作数单元相同，而且在J在I读取该单元之前就先对只进行了写操作，导致I读取到的是错误的。
定向技术：在某条指令产生计算结果之前，其他指令并不真正立即需要该计算结果，如果能够将该计算结果从其产生的地方直接送到其他指令需要的地方，那么就可以避免停顿。
向量处理方式:
横向处理方式：向量计算按行的方式从左到右横向地进行。
纵向处理方式：向量计算按列的方式从上到下纵向地进行。
纵横处理方式：把向量分成若干组，组内按纵向方式处理，依次处理各组。
第四章
Superscalar：超标量，一种多指令流出技术。
它在每个时钟周期流出多条的指令，但指令的条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。
VLIW：超长指令字，一种多指令流技术。
每个时钟周期流出的指令条数是固定的，这些指令构成一条长的指令或者一个指令包，在这个指令包中，指令之间的并行性是通过指令显示地表示出来的。
Super Pipeline：潮流水，在一个时钟周期内分时流出多条指令。
第五章
存储层次的性能参数(C、H、T A)公式：
三种映象规则：全相联映像、直接映像和组相联映像
目录表：Cache中设有一个目录表，该表有M项，每一项对应Cache中的一个块，用于只出当前该块中存放的信息是那个主存块的。
三种替换算法：随机法、先进先出法和最近最少使用法
写直达：在执行写操作时，不仅把信息写入cache中的相应块，而且也写入下一级存储器中的相应块。
写回法：只把信息写入cache中的相应块，该块只有在被替换时，才被写回主存。
按写分配：写不命中时，先把所写单元所在的块调入cache，然后再进行写入
不按写分配：写不命中时，直接写入下一级存储器中，不把相应的块调入cache。
2：1Cache经验规则：大小为N的直接映像cache的不命中率约等于大小为N/2的两路组相
联cache的不命中率。
第一章：
1.基本概念：层次结构、翻译与解释、计算机体系结构、计算机组成、计
算机实现、透明性、并行性、提高并行性的途径(时间重叠、资源重复、
资源共享)、同构型/异构性多处理机；
2.重点内容：大概率率事件优先、Amdahl定律(加速比)、程序局部性原理、
CPU性能公式(CPU时间计算及CPI)。
第二章：
1.基本概念：指令集结构分类、RISC与CISC的区别(包括各自的优缺点)、3
种不同指令集格式的特点；
第三章：
1.基本概念：流水线的基本概念与特点、流水线的分类(单/多功能流水线、
静态/动态流水线)、流水线性能指标(吞吐率、加速比、效率)、流水线中
的相关(结构、数据、控制相关)、数据相关的分类(RAW、WAW、WAR)、
定向技术、向量处理方式；
2.重点内容：时空图的画法与流水线性能分析(掌握书上的例题)、MIPS简
单数据通路中指令和数据在各流水段中的分析、向量机中的链接技术(掌
握书上的例题)。
第四章：
3.基本概念：Superscalar、VLIW、Super Pipeline的基本思想与区别；
第五章：
1.基本概念：存储层次的性能参数(C、H、T A)公式、“Cache-主存”与“主
存-辅存”的区别、三种映象规则、目录表、三种替换算法、写直达、写
回法、按写分配、不按写分配、2：1Cache经验规则；
重点内容：不同映象规则下索引字段的确定、Cache性能分析(不同情况下T A的计算)、Alpha AXP 21064处理器中数据Cache的结构(直接映象和两路组相联)、降低Cache失效率的方法(前五种的基本原理及分析)、减少Cache失效开销的方法(基本原理分析)、减小命中时间的方法(基本原理分析)、虚拟存储器对于四个问题的处理方法、TLB的原理及作用。
