【正文】 性，寫直達(dá)法比寫回法簡單。中斷源可以來自系統(tǒng)外部，也可以來自機(jī)器內(nèi)部，甚至處理機(jī)本身。（1）試設(shè)計各中斷源的中斷優(yōu)先級和中斷屏蔽碼；（2）如果處理機(jī)在運(yùn)行主程序時，同時有DD2兩個中斷源請求中斷服務(wù)，而在運(yùn)行中斷源D2的中斷服務(wù)程序的過程中，中斷源DD4又同時請求中斷服務(wù)，試畫出處理機(jī)響應(yīng)各個中斷源的中斷服務(wù)請求 和實(shí)際運(yùn)行中斷服務(wù)程序過程的示意圖。(3)從時間圖中發(fā)現(xiàn)什么問題？如何解決？(1) 通道的實(shí)際流量為：fBYTE＝(1/10+1/30+1/30+1/50+1/75)MB/S＝通道的工作周期為：t＝1/fBYTE＝5us(2)處理完各設(shè)備這個第一次請求的時間：D1：5us；D2：10us；D3：20us；D4：30us。(2)畫出調(diào)度流水線的狀態(tài)圖。（1） 、使用該流水線執(zhí)行這個程序，并用流過延遲時間與其相等的一個等效非流水線處理機(jī)執(zhí)行同一程序。并行處理機(jī)也稱為陣列處理機(jī)，按照按照佛林分類法，它屬于SIMD處理機(jī)。假設(shè)：每個任務(wù)的執(zhí)行時間R；不在同一個處理機(jī)上的兩個任務(wù)需要相互通訊，每 次通訊時間為C。多處理機(jī)Cache間不一致的原因、兩種協(xié)議、監(jiān)聽協(xié)議的兩種方法、寫一次協(xié)議的內(nèi)容出現(xiàn)不一致性問題的原因有三個：共享可寫的數(shù)據(jù)、進(jìn)程遷移、I/O傳輸有兩類解決Cache不一致性問題的協(xié)議：在總線互連的多處理機(jī)系統(tǒng)中，通常采用監(jiān)聽協(xié)議。整個系統(tǒng)中只有一份正確的拷貝。有時，額外開銷的增加可能比處理機(jī)數(shù)目的線性增加更快。多處理機(jī)執(zhí)行并發(fā)任務(wù)，需用處理機(jī)的數(shù)目不固定， 各處理機(jī)進(jìn)出任務(wù)的時刻不相同，所需共享資源的品 種、數(shù)量隨時變化。(2)并發(fā)性并行Concurrency：兩個或兩個以上事件在 同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。先行指令窗口的作用類似于先行指令緩沖棧，典型大小為2－8條指令。當(dāng)運(yùn)算器執(zhí)行這條RR*型寫數(shù)指令時，只要把寫到主存的數(shù)據(jù)送到后行寫數(shù)棧的數(shù)據(jù)寄存器中即可。(1)計算這個通道的實(shí)際流量和工作周期。中斷響應(yīng)時間：從中斷源向處理機(jī)發(fā)出中斷服務(wù)請求開始，到處理機(jī)開始執(zhí)行這個中斷源的中斷服務(wù)程序時為止中斷屏蔽（****課后題****）方法一：每級中斷源設(shè)置一個中斷屏蔽位。3. 分類組織（針對異步性）面向字符的設(shè)備，如字符終端、打字機(jī)等面向數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，如磁盤、磁帶、光盤等。? (2) 寫回法，又稱為抵觸修改法，WB（Write‐Back）： CPU的數(shù)據(jù)只寫入Cache，不寫入主存。如果在任何時刻t，主存頁面數(shù)集合Bt都滿足關(guān)系： Bt（m）? Bt（n）則這類算法稱為堆棧型替換算法。但是S2于S1不能相差太大，否則，存儲系統(tǒng)要達(dá)到比較高的性能，調(diào)度起來很困難。(4) 簡單的尋址方式。在特殊的計算機(jī)系統(tǒng)中，有些級別可能不存在。用軟件實(shí)現(xiàn)乘法和除法，速度降低100倍左右，求定點(diǎn)等效速度。第三章存儲系統(tǒng)：（或存儲體系、存儲層次）定義：兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來成為一個 系統(tǒng)。，計算命中率和等效訪問周期；，命中率和等效訪問周期應(yīng)當(dāng)為多少？， 塊的大小至少要增加到幾個字？存儲器的頻帶平衡：計算機(jī)系統(tǒng)中各級存儲器的頻帶應(yīng)該達(dá)到平衡解決存儲器頻帶平衡方法(1) 多個存儲器并行工作（本節(jié)）并行訪問存儲器交叉訪問存儲器高位交叉訪問存儲器。超過最佳值后命中率開始下降。第四章輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn)輸入輸出系統(tǒng)是處理機(jī)與外界數(shù)據(jù)交換的通道。中斷優(yōu)先級與中斷服務(wù)順序：要求：響應(yīng)速度快，靈活性好。000為處理機(jī)本身的優(yōu)先級，001～100分別表示4個中斷源的中斷優(yōu)先級。 處于主存儲器與運(yùn)算器之間，平滑運(yùn)算器與主存儲器的工作。簡單循環(huán)：狀態(tài)圖中各種沖突向量只經(jīng)過一次的啟動循環(huán)。(4)傳輸時延 (Transport latency)：等于飛行時間與傳輸時間之和。多處理機(jī)用專門的指令來表示并發(fā)關(guān)系，一個任務(wù)執(zhí)行時 能夠派生出與它并行的另一些任務(wù)。T=Rmax(Ki)+C/2ΣKi(MKi)與兩臺處理機(jī)的情況類似，實(shí)際的最小值發(fā)生在極端分配 情況下：或者將所有的任務(wù)集中在一臺處理機(jī)上，或者將任務(wù)平均分配給所有處理機(jī)。由于寫更新策略在本地Cache修改時需要通過總線把 修改過的數(shù)據(jù)塊廣播給所有含該數(shù)據(jù)塊的其他 Cache，增加了總線的負(fù)擔(dān)。寫一次(WriteOnce)協(xié)議方法：第一次寫Cache采用寫直達(dá)方式，以后采用寫回方式。例如：101個任務(wù)平均分給50臺處理機(jī)：有33臺處理機(jī)，每臺分給3個任務(wù)；另有１臺處理機(jī)分給２個任務(wù)；剩下的16臺處理機(jī)不分配任務(wù)。4. 進(jìn)程同步并行處理機(jī)僅一個CU，自然是同步的。(6)接收方開銷 (Receiver overhead)：處理器把消息從網(wǎng)絡(luò)取出來的時間。(4) 啟動距離最小的恒定循環(huán)為（5）（名詞解釋）數(shù)據(jù)相關(guān)：在執(zhí)行本條指令的過程中，如果用到的指令、操作數(shù)、變址量等是前面指令的執(zhí)行結(jié)果，這種相關(guān)稱為數(shù)據(jù)相關(guān)。也可以把地址寄存器和操作數(shù)寄存器合為一個。有多個子通道，每個子通道連接一個控制器2. 選擇通道：為高速外圍設(shè)備服務(wù)。安排中斷優(yōu)先順序由下列因素決定：中斷源的急迫性。輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn)集中反映在異步性，實(shí)時性，和與設(shè)備無關(guān)性三項基本要求上，它們對輸入輸出系統(tǒng)的組織產(chǎn)生決定性影響。Cache命中率與組數(shù)的關(guān)系? 組相聯(lián)映象中，分組的數(shù)目對命中率的影響很明顯。主要目的：提高存儲器訪問速度 實(shí)現(xiàn)方法：用地址碼的低位部分區(qū)分存儲體號 低位交叉比高位交叉更常用無訪問沖突并行存儲器(2) 設(shè)置各種緩沖存儲器（第五章）(3) 采用存儲系統(tǒng)（本章下兩節(jié)）影響主存命中率的主要因素：(1) 程序在執(zhí)行過程中的頁地址流分布情況。在一般計算機(jī)系統(tǒng)中，主要有兩種存儲系統(tǒng)：(1) Cache存儲系統(tǒng)：由Cache和主存儲器構(gòu)成主要目的：提高存儲器速度(2) 虛擬存儲系統(tǒng)：由主存儲器和磁盤存儲器構(gòu)成主要目的：擴(kuò)大存儲器容量磁盤存儲器主存儲器存儲器訪問的局部性原理實(shí)質(zhì)：根據(jù)程序運(yùn)行的最近情況，可以較為精確的預(yù)測出最近的將來將要訪問哪些指令和數(shù)據(jù)。例3 如果浮點(diǎn)開平方操作FPSQR的比例為2%，它的CPI為100，其他浮點(diǎn)操作的比例為23%，它的CPI＝，其余指令的CPI＝，計算該處理機(jī)的等效CPI。它們之間仍有交叉。(2) 大部分指令可以單周期執(zhí)行完成。存儲器的主要性能指標(biāo)：速度、容量和價格存儲容量的單位價格公式：當(dāng)S2S1時，C≈C2。(4) 主存儲器的容量(5) 所采用的頁面調(diào)度方法。Cache的一致性問題? 本節(jié)討論的內(nèi)容僅限于單處理機(jī)、單存儲器。輸入輸出系統(tǒng)的組織方式1. 自治控制（針對實(shí)時性）輸入輸出系統(tǒng)是獨(dú)立于CPU之外的自治系統(tǒng)，處理機(jī)與外圍設(shè)備之間要有恰當(dāng)?shù)姆止?. 層次結(jié)構(gòu)（針對與設(shè)備無關(guān)性）最內(nèi)層是輸入輸出處理機(jī)、輸入輸出通道等中間層是標(biāo)準(zhǔn)接口。要求處理機(jī)提供的服務(wù)量中斷處理的流程⑴表示通常用硬件實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)行指令結(jié)束，且沒有更緊急的服務(wù)請求 ；關(guān)CPU中斷 ；保存斷點(diǎn)，主要保存PC中的內(nèi)容⑶表示可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn) 撤消中斷源的中斷請求 ；保存硬件現(xiàn)場，主要是PSW及SP等 ；識別中斷源 ；改變設(shè)備的屏蔽狀態(tài)⑴表示通常用硬件實(shí)現(xiàn) 進(jìn)入中斷服務(wù)程序入口⑶表示可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn) 保存軟件現(xiàn)場，在中斷程序中使用的通用寄存器等⑵表示通常用軟件實(shí)現(xiàn) 開CPU中斷，可以響應(yīng)更高級別的中斷