計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程考核說(shuō)明(編輯修改稿)
2024-07-24 06:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行的次數(shù)。二、選擇題(45分，每題3分)1． D2． A,B,C3． D4． B5． C6． A,C7． D8． B9． D10． A11． B12． D13． A14． B15． C三. 計(jì)算題(40分)1．解：0543216空間時(shí)間(ns)321……n321…………nn……321321n順序執(zhí)行的時(shí)間為T(mén)0＝6200＝1200ns采用流水方式執(zhí)行的時(shí)間為T(mén)1＝3200＋6－1＝605ns加速比S＝T0/T1=1200/605=2． 【答案】100 3. 解：1)10ns4（3＋4）＝ 280ns，4次加法和4次乘法串行執(zhí)行2)10ns（6＋7）＝ 130ns，流水線執(zhí)行4次加法需要6個(gè)周期，流水線執(zhí)行4次乘法需要7個(gè)周期 3)10ns（7＋3）＝ 100ns，得到第1個(gè)結(jié)果需要7個(gè)周期，另外3個(gè)結(jié)果需要3個(gè)周期 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念 1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩種定義 定義1：Amdahl于1964年在推出IBM360系列計(jì)算機(jī)時(shí)提出：程序員所看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。指機(jī)器語(yǔ)言的程序員編寫(xiě)出能夠在機(jī)器上正確運(yùn)行的程序所必須了解到的功能特性(指令系統(tǒng)及其執(zhí)行模式)；數(shù)據(jù)表示(硬件能夠直接認(rèn)別和處理的數(shù)據(jù)類(lèi)型和格式)；尋址方式(最小尋址單位、尋址方式的種類(lèi)和地址運(yùn)算等)；寄存器組織(操作數(shù)寄存器、變址寄存器、控制寄存器及專(zhuān)用寄存器的定義、數(shù)量和使用規(guī)則等)；指令系統(tǒng)(機(jī)器指令的操作類(lèi)型、格式，指令間的排序和控制機(jī)制)等。 定義2：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究軟硬件功能分配和對(duì)軟硬件界面的確定。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由軟件、硬件和固件組成，它們?cè)诠δ苌鲜峭鹊?。同一種功能可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件或固件實(shí)現(xiàn)。不同的組成只是性能和價(jià)格不同。 2．計(jì)算機(jī)組成是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)，主要包括：確定數(shù)據(jù)通路的寬度；確定各種操作對(duì)功能部件的共享程度；確定專(zhuān)用的功能部件；確定功能部件的并行度；設(shè)計(jì)緩沖和排隊(duì)策略；設(shè)計(jì)控制機(jī)構(gòu)；確定采用何種可靠性技術(shù)。 3．計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)，包括：處理機(jī)、主存儲(chǔ)器等部件的物理結(jié)構(gòu)；器件的集成度和速度；專(zhuān)用器件的設(shè)計(jì)；器件、模塊、插件、底版的劃分與連接；信號(hào)傳輸技術(shù)；電源、冷卻及裝配技術(shù)；相關(guān)制造工藝及技術(shù)等。 4．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是三個(gè)不同的概念，但隨著技術(shù)、器件和應(yīng)用的發(fā)展，三者之間的界限越來(lái)越模糊。 5．透明性，本來(lái)存在的事物或?qū)傩?，從某種角度看似乎不存在，例如：浮點(diǎn)數(shù)表示、乘法指令對(duì)高級(jí)語(yǔ)言程序員、應(yīng)用程序員透明對(duì)匯編語(yǔ)言程序員、機(jī)器語(yǔ)言程序員不透明。例如：數(shù)據(jù)總線寬度、微程序?qū)R編語(yǔ)言程序員、機(jī)器語(yǔ)言程序員透明，對(duì)硬件設(shè)計(jì)者、訓(xùn)算機(jī)維修人員不透明。 6．Amdahl定律，系統(tǒng)中某一部件由于采用某種更快的執(zhí)行方式后整個(gè)系統(tǒng)性能的提高與這種執(zhí)行方式的使用頻率或占總執(zhí)行時(shí)間的比例有關(guān)。 7．CPI：每條指令的平均時(shí)鐘周期數(shù)。 8．訪問(wèn)的局部性原理：程序往往重復(fù)使用它剛剛使用過(guò)的數(shù)據(jù)和指令。實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)程序用90％的執(zhí)行時(shí)間去執(zhí)行僅占10％的程序代碼。局部性的實(shí)質(zhì)是：根據(jù)程序的最近情況，可以較精確地預(yù)測(cè)出最近的將來(lái)將要用到哪些指令和數(shù)據(jù)。局部性分時(shí)間上的局部性和空間上的局部性兩種。時(shí)間上的局部性是指最近訪問(wèn)過(guò)的代碼是不久將被訪問(wèn)的代碼?？臻g上的局部性是指那些地址上相鄰近的代碼可能會(huì)被一起訪問(wèn)。存儲(chǔ)器體系的構(gòu)成就是以訪問(wèn)的局部性原理為基礎(chǔ)的。 9．MIPS定義。MIPS表示每秒百萬(wàn)指令條數(shù)。對(duì)于一個(gè)給定的程序，它定義為：MIPS= 10．MFLOPS定義。MFLOPS即每秒百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作次數(shù)，它定義為： MFLOPS=第二章指令系統(tǒng) 1．指令系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有兩個(gè)截然相反的方向 (1)復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)CISC(Complex lnstruction Set Computer)1)增強(qiáng)指令功能，設(shè)置功能復(fù)雜的指令 2)面向目標(biāo)代碼、面向高級(jí)語(yǔ)言、面向操作系統(tǒng) 3)用一條指令代替一串指令
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