簡述通道的3種類型各適合連接什么類型設(shè)備，說明各種類型通道在滿負荷時的實際流量與所連接設(shè)備的關(guān)系。

（1）字節(jié)多里通道適合于連接大量的字符類低速設(shè)備。滿負荷時，設(shè)備對通道要求的實際流量應(yīng)是所在設(shè)備個設(shè)備的流量之和

（2）數(shù)據(jù)多路通道適合于連接高速設(shè)備。滿負荷時，設(shè)備對通道要求的實際流量應(yīng)是所在各設(shè)備中，流量最大的那個。

（3）選擇通道適合于連接高優(yōu)先級的高速設(shè)備，滿負荷時，設(shè)備對通道要求的實際流量應(yīng)是所在各設(shè)備中流量大的哪個。

簡述并行性從計算機系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的角度劃分的四個等級，并各舉一例。

位串字串，只能同時處理一個字的一位，無并行性。位串行計算機

位并字串，同時可處理一個字的所有位。簡單并行的單處理機。

位片串字并、同時處理多個字的同一位，相聯(lián)處理機STARAN,MPP

全并行，同時處理多個字的全部或部分位組，全并行陣列機ILLIAC-IV

簡述透明性概念，說明下列哪些對于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是透明的。

浮點數(shù)據(jù)表示；字符串運算指令；陣列運算部件；通道是采用結(jié)合型還是獨立型；訪問方式保護；數(shù)據(jù)總線寬度；Cache存儲器；存儲器的最小編址單位；存儲器的模M交叉存取，串行、重疊還是流水控制方式。

透明性：客觀存在的事物或?qū)傩詮哪硞€角度看不到，稱為這些事物和屬性對它是透明。

對于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)透明的有：數(shù)據(jù)總線寬度；陣列運算部件；通道是采用結(jié)合型還是獨立型；Cache存儲器；存儲器的模M交叉存取，串行、重疊還是流水控制方式。

?

簡述數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及引入高級數(shù)據(jù)表示的基本原則。

（1）數(shù)據(jù)表示反映了各種數(shù)據(jù)元素或信息單元之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過軟件映像變換成機器所具有的的各種數(shù)據(jù)表示來實現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)表示可為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)提供不同的支持，表現(xiàn)在實現(xiàn)效率和方便性上不同。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示是軟件和硬件的交界面。

（2）引入高級數(shù)據(jù)表示的基本原則：看系統(tǒng)效率是否有顯著提高，包括實現(xiàn)時間和存儲空間是否顯著減少；引入這種數(shù)據(jù)表示的通用性和利用率是否提高

簡述實現(xiàn)指令的重疊解釋必須在計算機組成上滿足的要求。

（1）要解決訪存沖突。解決取指和分析中取操作數(shù)的訪存沖突。

（2）要解決分析和執(zhí)行操作的并行。硬件上應(yīng)有獨立的指令分析部件和指令執(zhí)行部件

（3）要解決分析與執(zhí)行操作控制上的同步，在硬件上解決控制上的上同步。

簡述器件的發(fā)展對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成影響。

（1）器件集成度提高，使器件的速度迅速提高，機器主頻和速度也有數(shù)量級的提高。

（2）器件可靠性有數(shù)量級的提高、保證流水技術(shù)的實現(xiàn)。

（3）高速、廉價的半導體存儲器的出現(xiàn)，使解題速度得以迅速提供的高速緩存沖存儲器和虛擬存儲器的概念真正實現(xiàn)。

（4）現(xiàn)場型PROM器件，使為程序技術(shù)得以實現(xiàn)。

（5）高速相聯(lián)存儲器的實現(xiàn)，促進相聯(lián)處理機這種結(jié)構(gòu)的發(fā)展，推動向量機、數(shù)組機和數(shù)據(jù)庫機的發(fā)展。

簡述設(shè)計RISE結(jié)構(gòu)的重疊寄存器窗口技術(shù)。

（1）為減少訪存，盡量讓指令的操作在寄存器間進行，以提高執(zhí)行速度，縮短指令周期，簡化尋址方式和指令格式。

（2）減少過程調(diào)用中為保存主調(diào)過程現(xiàn)場，建立被調(diào)過程新現(xiàn)場，以及返回時恢復主調(diào)過程現(xiàn)場所需的輔助操作。

（3）為了能更簡單直接地實現(xiàn)過程間的參數(shù)，讓每個過程使用一個有限量的寄存器，并讓各個過程的寄存器窗口部分重疊。

23．簡述專用總線的概念并說明專用總線的優(yōu)點和缺點。

（1）只連接一對物理部件的總線稱為專用總線

（2）優(yōu)點：多個部件可同時收發(fā)信息，系統(tǒng)流量高，通訊時不用指明源和目的，控制簡單。任何總線失效只影響連接在該總線上的兩個部件，系統(tǒng)可靠性高

（3）缺點：總線數(shù)多，成本高，專用總線的時間利用率低。

簡述歸約機的特點。

（1）歸約機應(yīng)當是面向函數(shù)式語言的機器

（2）具有大容量物理存儲器并采用大虛擬存儲器，具備高效的動態(tài)存儲分配和管理的軟硬件支持。

（3）處理部分應(yīng)當是一種有多個處理器或多個處理機并行的結(jié)構(gòu)形式。

（4）采用適合于函數(shù)式程序運行的多處理器互連的結(jié)構(gòu)，最好采用樹形方式的互連結(jié)構(gòu)或多層次符合的互聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。

（5）盡量把運行進程的結(jié)點機安排成緊靠該進程所需用的數(shù)據(jù)，并使運行時需相互通信的進程所占用的處理機也靠近。

（6）使各處理機負荷平衡。

簡述陣列機與流水線處理機相比的特點。

（1）陣列處理機利用的是資源重復，而不是時間重疊

（2）利用并行性中的同時性，而不是并發(fā)性

（3）設(shè)備利用率可能沒有多個單功能流水線高，硬件價格下降及系統(tǒng)架構(gòu)改進才能有高的性價比。

（4）陣列機提高速度主要靠增大處理單元數(shù)。

（5）陣列機是用簡單規(guī)整的互連網(wǎng)絡(luò)來確定處理單元間的連接。

（6）機間互連比固定結(jié)構(gòu)的單功能流水線靈活，專用性強，其結(jié)構(gòu)和采用的并行算法緊密聯(lián)系。

采用組相聯(lián)映像、LRU替換算法的Cache存儲器，發(fā)現(xiàn)等效訪問速度不高，為此建議：

????(1)增大主存容量；

????(2)增大Cache中的塊數(shù)(塊的大小不變)；

????(3)提高Cache器件本身的訪問速度。

????試問分別采用上述措施后，對等效訪問速度可能會有什么樣的變化，變化趨勢如何?

（1）對命中率基本不影響。雖然增大主存容量可能回事主存周期有多增大，如果命中率已很高時，這種主存周期的增大，對等效存儲周期的增大不會有明顯的影響。

（2）則Cache容量增大；由于LRU替換算法是堆棧型算法，因此將使命中率上升，而使等效存儲周期縮短。等效存儲周期縮短的情況跟命中率有關(guān)。命中率如果迅速提高，則等效存儲周期明顯縮短。如果命中率提高不多，則等效存儲周縮短不會明顯。

（3）只有當命中率已很高時，才會是等效存儲周期縮短。如果命中率較低時，對較小等效存儲周期的作用不明顯。

簡述軟件兼容的定義及系列機對軟件兼容的要求。

機器語言程序及編譯程序都能不加修改地通過于系列內(nèi)各檔機器，則稱各檔機器是軟件兼容。

軟件兼容包向下（上）兼容和向后（前）兼容

同一系列內(nèi)的機器一般應(yīng)做到向上兼容。

系列機軟件必須保證向后兼容，力爭向前兼容。

簡述CISC存在的問題。

指令系統(tǒng)龐大，一般在2百條以上。

由于許多指令的操作繁雜，執(zhí)行速度低。

由于指令系統(tǒng)龐大，使高級語言編譯程序選擇目標指令的范圍太大，難以優(yōu)化生成高效機器語言程序，編譯程序也太長，太復雜。

由于指令系統(tǒng)龐大，各種指令的使用頻度都不會太高，且差別很大，其中相當一部分指令的利用率很低，增加機器設(shè)計人員的負擔，降低系統(tǒng)性價比。

簡述集中式獨立請求方式的總線分配過程。

部件送總線請求信號到總線控制器，總線空閑，總線控制器可根據(jù)某種算法對同時送來的多個請求進行仲裁，確定哪個部件可以使用總線；通過相應(yīng) 總線準許 線送回準許信號到該部件，清除其請求；建立總線已被分配 ，該部件獲得總線使用權(quán)，總線分配過程結(jié)束。

簡述任務(wù)粒度的大小對多處理機性能和效率的影響。

任務(wù)粒度過大，并行度低，性能不會太高；任務(wù)粒度過小，輔助開銷大，系統(tǒng)效率低；要合理選擇任務(wù)粒度大小，并使其盡可能均勻；還要采取措施減少輔助開銷，以保證系統(tǒng)心梗隨處理機數(shù)目的增大能有較大提高

簡述軟、硬件功能分配比例對計算機系統(tǒng)性能的影響。

提高硬件功能的比例可提高解題速度，減少程序所需的存儲空間，但會增加硬件成本、降低硬件利用率，降低計算機系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。

提高軟件功能的比列可降低成本，提高系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性。單解題速度會下降，軟件設(shè)計費用和所需的存儲器用量增加。

簡述對中斷分類的根據(jù)和分類的目的。

分類根據(jù)：把中斷源性質(zhì)相近，中斷處理過程類似的歸為一類；

分類目的：減少中斷處理程序的入口，每一類給一個中斷服務(wù)程序總?cè)肟?，再由軟件分支轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理部分，可以減少中斷服務(wù)程序入口地址形成的硬件數(shù)量。

簡述指令重疊解釋的概念及實現(xiàn)重疊解釋必須滿足的要求。

指令的重疊解釋是在解釋K條指令的操作完成前，就可以開始解釋第k+1條指令。

實現(xiàn)重疊解釋必須滿足的要求：1）解決主存的沖突；解決分析和執(zhí)行操作的并行；解決分析與執(zhí)行操作控制上的同步，解決指令間各種相關(guān)的處理。

簡述數(shù)據(jù)流計算機存在的問題。

如果題目數(shù)據(jù)相關(guān)性很強，并行性成分不多，就會是效率比傳統(tǒng)的Neummann型機低。

給數(shù)據(jù)建立、識別、處理標記、需要花費較多的輔助開銷和交啊的存儲空間；

數(shù)據(jù)流計算機不保存數(shù)組；

變量代表數(shù)組；程序員無法控制存儲分配；

互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計困難lI/O系統(tǒng)不夠完善；

沒有程序計數(shù)器，診斷和維護困難；

簡述指令字格式優(yōu)化的措施。

采用擴展操作碼，并根據(jù)指令的頻度分布狀況選擇合適的編碼方式，以縮短操作碼的平均碼長。

采用多種尋址方式，以縮短地址碼的長度，并在有限的地址長度內(nèi)提供更多的地址信息。

采用0.1.2.3.等多種地址制，以增強指令的功能；

在同種地址制內(nèi)再采用多種地址形式，讓每種地址字段可以有多種長度，且讓長操作碼與短操作碼進行組配

在維持指令字在存儲器中按整數(shù)邊界存儲的前提下，使用多種不同的指令字長度。

簡述引入數(shù)據(jù)表示的原則。

看系統(tǒng)的效率是否有顯著提高，包括實現(xiàn)時間和存儲空間是否有顯著減少，實現(xiàn)時間是否減少又主要看主存和處理機之間傳遞的信息量是否減少。

看引入這種數(shù)據(jù)表示后，其通用性和利用率是否提高；如果只對某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)效率高，而對其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)效率低，或應(yīng)用較少。將導致性價比下降。

簡述數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳送方式。

數(shù)組多路通道在每選擇好一臺設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定K個字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才能釋放總線；通道再去選擇下一臺設(shè)備，再傳送該設(shè)備的K個字節(jié)。以成組方式輪流交叉地為多臺高速設(shè)備服務(wù)；某臺設(shè)備要傳送N個字節(jié)，就需要先后經(jīng)過 [N/K]次申請使用通道總線才行

簡述機群系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的并行處理系統(tǒng)的優(yōu)點。

系統(tǒng)有高的性能價格比；開發(fā)周期短；擴展性好資源利用率高，用戶投資風險小；用戶編程方便；

簡述SIMD系統(tǒng)的互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標。

結(jié)構(gòu)不能過于復雜，以降低成本；

互連要靈活，以滿足算法和應(yīng)用的需要

處理單元間信息交換所需傳送步數(shù)盡可能少，以提高速度性能；

能用規(guī)整單一的基本構(gòu)件組合而成，或經(jīng)多次通過或經(jīng)多級連接來實現(xiàn)復雜的互連，是模塊性好，以便于用VLSL實現(xiàn)并滿足系統(tǒng)的擴充性；

簡述模擬和仿真的區(qū)別。

模擬和仿真的主要區(qū)別在于解釋用的語言；仿真用的微程序解釋，其解釋程序存儲于控制存儲器中；

模擬用的機器語言程序解釋，其解釋程序存儲于主存中。

簡述標志符數(shù)據(jù)表示的主要優(yōu)點。

簡化指令系統(tǒng)，程序設(shè)計和編譯程序；便于實現(xiàn)一致性校驗；能由硬件自動變換數(shù)據(jù)類型；支持數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)與數(shù)據(jù)類型無關(guān)的要求；為軟件調(diào)試和應(yīng)用軟件開發(fā)提供支持；

簡述總線獨立請求控制方式的優(yōu)點和缺點。

優(yōu)點：總線分配速度快，所有部件的總線請求同時送到總線控制器，不用查詢，控制器可以使用程序可控的預定方式、自適應(yīng)方式、循環(huán)方式或他們混合方式靈活確定下一個使用總線部件。能方便地隔離失效部件的請求。

缺點、；控制線數(shù)量過大，為控制N個設(shè)備必須有2N+1個控制線，總線控制器復雜。

簡述Cache存儲器地址映像、地址變換的概念以及映像規(guī)則的選擇要求。

地址映像就是將每個主存塊按照某種規(guī)則轉(zhuǎn)入Cache中；地址變換就是每次訪問Cache時怎樣將主存地址變換成Cache地址；映像規(guī)則的選擇要求：除了看所用的地址映像和變換硬件是否速度高、價格低和實現(xiàn)方便外，還要看塊沖突概率是否低；Cache空間利用率是否高。

簡述系列機思想對計算機發(fā)展的意義。

采用系列機可以較好地解決軟件設(shè)計環(huán)境要求相對穩(wěn)定和硬件 器件 組成等技術(shù)飛速發(fā)展的矛盾；

軟件可以豐富積累；器件、硬件和組成又能不斷更新；使之短期內(nèi)應(yīng)能提供性能更好、價格更便宜的新機器，有力地促進計算機的發(fā)展；

簡述設(shè)計RISC的基本原則。

確定指令系統(tǒng)時，只選擇使用頻度較高的那些指令，在增加少量能有效支持操作系統(tǒng)、高級語言實現(xiàn)及其功能的指令；

減少指令系統(tǒng)所用尋址方式種類；讓所有指令都在一個機器周期內(nèi)完成；擴大通用寄存器；

大多數(shù)指令用硬聯(lián)控制實現(xiàn)，少數(shù)指令用微程序?qū)崿F(xiàn)；

通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計編譯程序，簡單有效地支持高級語言的實現(xiàn)。

簡述串行鏈接總線控制方式的優(yōu)點。

選擇算法簡單；用于解決總線控制分配的控制線數(shù)少，只需3根，且不取決于部件的數(shù)量；

部件的增減容易，只需簡單地把它連到總線上或從總線去掉即可；

可擴展性好；由于邏輯簡單，容易通過重復設(shè)置提高可靠性；

簡述多處理機與陣列機在并行等級、硬件、算法和系統(tǒng)管理上的區(qū)別。

并行等級不同，陣列機主要針對向量數(shù)組，實現(xiàn)向量指令操作級的并行是開發(fā)并行中的同時性；

多處理機實現(xiàn)的是作業(yè)或任務(wù)間的并行。是開發(fā)并行中的并發(fā)性；

硬件結(jié)構(gòu)上多處理機中多個處理機要用多個指令部件控制，通過共享主存或機間互連網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)異步通信；

在算法上，不限于向量、數(shù)組、還要挖掘和實現(xiàn)更多通用算法中隱含的并行性。

在系統(tǒng)管理上，要更多地依靠操作系統(tǒng)等軟件手段，有效地解決資源分析和管理，特別是任務(wù)分配 處理機調(diào)度、進程的同步和通信等問題；

簡述控制驅(qū)動的控制流方式和數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)流方式的特點。

特點；通過訪問共享存儲單元讓數(shù)據(jù)在指令間傳遞，指令執(zhí)行的是順序隱含與控制流中，但卻可顯式地使用專門的控制操作符來實現(xiàn)并行處理；指令執(zhí)行的順序受程序計數(shù)器控制。

特點：沒有通常的共享變量的概念，指令執(zhí)行順序只受指令中數(shù)據(jù)相關(guān)性的制約，數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)令牌方式直接在指令之間傳遞。

根據(jù)CPU訪問存儲器數(shù)據(jù)情況，論述存儲體系構(gòu)成的主要依據(jù)。

當CPU要用到某個地址的內(nèi)容時，希望它已在速度最快的存儲器中，要求能預知未來被訪問信息的地址；

預知的可能性是基于計算機程序具有局部性；程序的局部性包括時間上的局部性和空間上的局部性；前者指最近的未來要使用的信息很可能現(xiàn)在正在使用的信息，后者是指最近未來要用的信息與現(xiàn)在正在使用的信息在程序空間上是鄰近的

程序的局部性使得最高層次的存儲器不存入整個程序，只需將近期用過的塊或頁存入；

預知的準確性是存儲層次設(shè)計好壞的主要標志，預知的準確性很大程度上取決于所用的算法和地址變換方式。

程序的局部性是最高層的存儲器命中率提高，這是存儲層次構(gòu)成的主要依據(jù)。

簡述計算機功能分別用硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)的優(yōu)點和缺點。

硬件實現(xiàn)速度快，性能好；但是靈活性適應(yīng)性差；

軟件實現(xiàn)設(shè)計、修改容易；靈活適應(yīng)性好；速度、性能低

簡述數(shù)據(jù)描述符和標志符的差別。

標志符是和每個數(shù)據(jù)相連的，合存在一個存儲單元中；描述單個數(shù)據(jù)的類型特征

描述符是與數(shù)據(jù)分開存放，用于描述所要訪問的數(shù)據(jù)是整塊的還是單個的，訪問該數(shù)據(jù)塊或數(shù)據(jù)元素所要的地址以及其他信息等。

簡述面向高級語言的優(yōu)化實現(xiàn)改進CISC指令系統(tǒng)的途徑。

通過對源程序中各種高級語言語句的使用頻度進行統(tǒng)計來分析改進；

如何面向編譯，優(yōu)化代碼生成來改進

改進指令系統(tǒng)，使它與各種語言間的語義差距都有同等的縮小；

采用讓計算機具有分別面向各種高級語言的多種指令系統(tǒng)、多種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的面向問題動態(tài)自尋優(yōu)的計算機系統(tǒng)；

發(fā)展高級語言計算機。

簡述中斷系統(tǒng)的主要功能和要求。

中斷系統(tǒng)的主要功能包括：中斷請求的保護和清除 優(yōu)先級確定、中斷斷點及現(xiàn)場的保護、對中斷請求的分析和處理以及中斷返回。

中斷系統(tǒng)的要求：高的中斷響應(yīng)速度；中斷處理的靈活性。

簡述軟件移植中采用系列機途徑的辦法及優(yōu)點。

方法：在軟硬件界面上設(shè)定好一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計者按照設(shè)計軟件，硬件設(shè)計者根據(jù)機器速度、性能、價格不同，選擇不同的器件、硬件、和組成 實現(xiàn)技術(shù)，研制并提供不同檔次的機器。

優(yōu)點： 較好的解決了軟件環(huán)境要求相對穩(wěn)定和硬件、器件技術(shù)迅速發(fā)展的矛盾；軟件環(huán)境相對穩(wěn)定就可不斷積累 豐富 完善軟件，讓軟件產(chǎn)量 質(zhì)量不斷提高，同時又能不斷采用新機器和硬件技術(shù)，使在短期內(nèi)提供新的 性能不斷提高的機器。

簡述堆棧計算機的概念及其特點。

有堆棧數(shù)據(jù)表示的機器稱為堆棧機器；

有高速寄存器組成的硬件堆棧，使堆棧的訪問速度是寄存器的，容量是主存的

豐富的堆棧指令，直接對堆棧中的數(shù)據(jù)進行各種運算

有力地支持高級語言程序的編譯‘

有力支持子程序的嵌套和遞歸調(diào)用’

簡述集中式串行鏈接方式總線的分配過程。

所有部件都經(jīng)公共的 總線請求 線 ?向總線控制器發(fā)出要求使用總線的申請

只有當 總先忙 信號未建立，送出 總線可用 信息 ，串行送往各個部件

未發(fā) 總線請求 信號部件將 總線可用 信號繼續(xù)傳給下一個部件

發(fā)過 總線請求信號的部件 停止發(fā)送 總線可用 信號

該部件建立 總線忙 信號并去除 總線請求 信號 ，獲得總線的使用權(quán) 此次總線分配結(jié)束。

簡述多處理機主從型操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比較簡單；整個管理程序只在一個處理機上運行，一般都不必是可再入的，只有一個處理機訪問執(zhí)行表，簡化管理控制的實現(xiàn)；

缺點：對主處理機的可靠性要求較高，整個系統(tǒng)顯得不靈活；如果主處理機負荷過重，影響整個系統(tǒng)性能。

簡述軟、硬件取舍的基本原則。?

應(yīng)考慮在現(xiàn)有硬件、器件的條件下，系統(tǒng)要有高的性能價格比，主要從實現(xiàn)費用、速度和其它性能要求來綜合考慮；要考慮到準備采用和可能采用的組成技術(shù)，使之盡可能不要過多或不合理地限制各種組成、實現(xiàn)技術(shù)的采用；不能僅從硬件角度考慮如何便于應(yīng)用組成技術(shù)的成果和便于發(fā)揮器件技術(shù)的進展，還要從軟件的角度把如何為編譯和操作系統(tǒng)的實現(xiàn)以及為高級語言的設(shè)計提供更多，更多的硬件支持放在首位；

?

簡述系列機思想對計算機發(fā)展的意義和系列機軟件兼容的要求。

系列機可以較好地解決軟件設(shè)計環(huán)境要求相對硬件 器件 組成等技術(shù)在迅速發(fā)展的矛盾；軟件可以豐富積累，使軟件產(chǎn)量 質(zhì)量不斷提高；器件、器件 和組成又能不斷更新，使之短期內(nèi)就能提供出性能良好、價格更便宜的新機器，有力地促進計算機的發(fā)展；系列機軟件兼容的基本要求是必須保證實現(xiàn)軟件的向后兼容，力爭到向上兼容。

?

?簡述編譯程序設(shè)計者要求指令系統(tǒng)應(yīng)具有的特性。

規(guī)整性，對相似的操作相同的規(guī)定。

對稱性，對稱性操作的定義相同，便于編譯

獨立性和全能性。有多種程序選擇實現(xiàn)同一種功能，應(yīng)限定操作只能有一種選擇方式；

正交性。指令中各個不同含義的字段，在編碼時互不相關(guān)，相互獨立

可組合性，讓指令系統(tǒng)所以操作對各種尋址方式和數(shù)據(jù)類型都適應(yīng)。

擴充性。要留有一定數(shù)量的冗余操作碼，以便以后擴充新指令

?

?

簡述更新主存內(nèi)容的寫回法和寫直達法的基本原理。

寫回法“在CPU執(zhí)行寫操作時，信息寫入Cache,僅當需要替換時，才將改寫過的Cache快先寫回主存，然后調(diào)入新塊”；寫直達法 ?利用Cache存儲器在處理機和主存之間的直接通路，每當處理機寫入Cache的同時，也通過這通道寫入主存。

簡述設(shè)計RISC的基本原則。

確定指令系統(tǒng)時，只選擇使用頻度較高的那些指令，在增加少量能有效支持操作系統(tǒng)、高級語言實現(xiàn)及其功能的指令；

減少指令系統(tǒng)所用尋址方式種類；讓所有指令都在一個機器周期內(nèi)完成；擴大通用寄存器；

大多數(shù)指令用硬聯(lián)控制實現(xiàn)，少數(shù)指令用微程序?qū)崿F(xiàn)；

通過精簡指令和優(yōu)化設(shè)計編譯程序，簡單有效地支持高級語言的實現(xiàn)。

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簡述數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳送方式原理。

1）數(shù)組多路通道適合于連接多臺磁盤等高速設(shè)備

2）數(shù)組多路通道在每選擇好一臺設(shè)備后，要連續(xù)傳送完固定K個字節(jié)的成組數(shù)據(jù)后，才釋放總線。

3）釋放總線后，通道再去選擇下一臺設(shè)備，再傳送該設(shè)備K個字節(jié)

4）以成組方式輪流交叉地為多臺高速設(shè)備服務(wù)

5）某臺設(shè)備想要傳送n個字節(jié)，就需要先后經(jīng)【n/K】次申請總線

簡述總線控制的集中式獨立請求方式的優(yōu)點和缺點。

優(yōu)點：總線分配速度快。所有部件的總線請求同時送到總線控制器，不用查詢?？刂破骺梢允褂贸绦蚩煽氐念A定方式、自適應(yīng)方式、循環(huán)方式或它們的混合方式靈活確定下一個使用總線的部件。能方便地隔離失效的部件請求

缺點：控制線數(shù)量過大。為控制N個設(shè)備必須有2N+1根控制線，且總線控制器要復雜很多。

簡述提高模m值,影響主存實際頻寬的因素及結(jié)果。

1）對模m交叉，若都是順序取指，效率可提高到m倍

2）一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，效率會下降，轉(zhuǎn)移頻率越高，并行主存系統(tǒng)效率下降越大

3）數(shù)據(jù)的順序性比指令要差，實際的頻寬帶可能要低一些。

4）工程實際上由于模m越大，存儲器數(shù)據(jù)總線越長，總線上并聯(lián)的負載越重，有時還不得不增加門的級數(shù)，會使傳輸延遲增加

5）因此提高模m值能提高主存系統(tǒng)的最大頻寬，但主存的實際頻寬并不隨m值增大而線性提高，實際效率并不像所希望的那么高

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簡述提高計算機系統(tǒng)并行性技術(shù)的三個途徑

解：1）時間重疊是在并行性概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套硬件設(shè)備的各個部分以加快硬件的周轉(zhuǎn)來贏得速度2）資源重復是并行性概念引入空間因素，通過重復設(shè)置硬件資源來提高可靠性或性能3）資源共享是用軟件方法。讓多個用戶按一定的時間順序輪流使用同一套資源來提高資源利用率從而提高系統(tǒng)性能

簡述緊耦合多處理機中解決Cache一致性的辦法

解：多Cache一致性問題的解決方法主要有1）解決進程遷移引起的多Cache不一致，可以通過禁止進程遷移的方法予以解決，也可以在進程掛起時，靠硬件方法將Cache中該進程改寫過的信息塊強制寫回主存相應(yīng)位置2）以硬件為基礎(chǔ)實現(xiàn)多Cache的一致性，主要有監(jiān)視Cache協(xié)議法，既各個處理機中的Cache控制器隨時都在監(jiān)視著其他的Cache的行動。另外是目錄表法，建立一個目錄表，記錄每一個數(shù)據(jù)塊的使用情況3）以軟件為基礎(chǔ)實現(xiàn)多Cache的一致性，例如依靠編譯程序的分析，不把一些公用的可寫數(shù)據(jù)存入Cache中

簡述Cache全全相聯(lián)映像的概念及其優(yōu)缺點

解：概念：Cache全相聯(lián)映像是主存中任意一塊都可映像裝入Cache中的任意一塊位置的地址映像。

優(yōu)點：塊沖突率低，只有當Cache全部裝滿才可能出現(xiàn)沖突，Cache的空間利用率最高。

缺點：要構(gòu)成榮年為2ncb項的相聯(lián)存儲器的代價太大，Cache容量很大時，其查表的速度很難提高。

簡述IBM360/91解決流水控制的途徑

解：IBM360/91解決流水控制的途徑：1）在各個寄存器中設(shè)置忙位來判斷是否相關(guān)。當寄存器正在使用時置該寄存器的忙位標志位 1，當寄存器被釋放，其忙位標志清為0，訪問寄存器時先看忙位標志如果為 1 表示相關(guān)。2）設(shè)置多條流水線讓他們并行工作，同時在分布于各流水線的入、出端上分別設(shè)置若干保護站來緩存存放信息，一旦相關(guān)采用異步方式流動。3）通過分布設(shè)置的站號來控制相關(guān)專用通路的連接4）相關(guān)專用通路采用總線方式，相關(guān)后通過更改站號來實現(xiàn)不同相關(guān)專用鏈路的連接。

簡述脈動陣列結(jié)構(gòu)計算機特點

解：脈動陣列結(jié)構(gòu)計算機具有以下特點：1）結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)整，模塊化強，可擴充性好，非常適合用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)。2）處理單元PE間數(shù)據(jù)通信距離短、規(guī)則，數(shù)據(jù)流和控制流的設(shè)計、同步控制等均簡單規(guī)整。3）脈動陣列中所有PE能同時運算，具有極高的計算并行性，可通過流水獲得很高的運算效率和吞吐率4）脈動陣列結(jié)構(gòu)的構(gòu)型與特定計算機任務(wù)和算法密切相關(guān)，具有某種專用性。

簡述總線控制的三種方式及各需要增加用于總線控制的控制線根數(shù)

串行連接：所有部件都經(jīng)公共的“總線請求”線想總線控制器發(fā)出請求使用總線的申請。需要3根控制線；

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定時查詢：總線上每個部件通過“總線請求”線發(fā)出請求，若總線處于空閑“總線忙”信號未建立，則總線控制器收到請求后，讓計數(shù)器開始計數(shù)，定時查詢各部件以確定是誰發(fā)出的請求。需要2+log2N控制線。

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獨立請求：共享總線的每個部件各自有一對“總線請求”和“總線準許”線，需要2N+1根控制線

簡述提出虛擬存儲器的原因并根據(jù)存儲映像算法的不同寫出虛擬存儲器主要的三種存儲管理方式

虛擬存儲器是因主存容量滿足不了要求而提出來的；根據(jù)存儲映像算法的不同，可以有多重不同的存儲管理方式的虛擬存儲器，其中有段式 頁式 段頁式三種方式

簡述陣列處理機和流水線處理機的區(qū)別

（1）與流水線處理機相比，陣列處理機利用的是資源重復，而不是時間重疊；利用的是并行性中的同時性，而不是并發(fā)性。

（2）陣列處理機提高速度主要是靠增大處理單元數(shù)；比起向量流水處理機主要靠縮短時鐘周期來提高速度的潛力要大的多。

（3）陣列處理機使用簡單、規(guī)整的互連網(wǎng)絡(luò)來確定處理單元間的連接。

（4）陣列處理機在機間互連比固定結(jié)構(gòu)的單功能流水線靈活

簡述設(shè)計RISC計算機的基本技術(shù)

（1）按照設(shè)計RISC的一般原則來設(shè)計（2）邏輯實現(xiàn)采用硬聯(lián)和微程序相結(jié)合（3）在CPU中設(shè)置大量工作寄存器并采用重疊寄存器窗口

簡述多處理機的概念并根據(jù)硬件構(gòu)形不同寫出多處理機的兩種類型

多處理機是指兩臺以上的處理機，共享I/O子系統(tǒng)。機間經(jīng)共享主存或高速通信網(wǎng)絡(luò)通信，在同一操作系統(tǒng)控制下協(xié)同求解大而復雜的計算機系統(tǒng)。根據(jù)硬件構(gòu)形不同，多處理機分為緊耦合和松耦合兩種不同構(gòu)形的處理機。

簡述字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道分別使用連接的設(shè)備及各通道的特點。

（1）字節(jié)多路通道使用與連接大量的字符類低速設(shè)備；傳送一個字符的時間很短，但字符（字節(jié)）間的等待時間很長；

（2）數(shù)組多路通道適用于連接多臺高速設(shè)備，設(shè)備的傳送速率很高，但傳送開始前的尋址輔助操作時間很長；

（3）選擇通道適用于連接優(yōu)先級高的高速設(shè)備，在數(shù)據(jù)傳送期間內(nèi)獨占通道，只能執(zhí)行一道通道程序。

簡述虛擬存儲器頁面失效和實頁沖突發(fā)生的原因及所確定替換算法的依據(jù)。

當處理機要用到的指令或數(shù)據(jù)不在主存中時，會發(fā)生頁面失效；當主存已滿且發(fā)生頁面失效時，會發(fā)生實頁沖突。

替換算法的確定主要看主存是否有高的命中率、是否便于實現(xiàn)和輔助軟硬件成本是否低。

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簡述流水線機器全局性相關(guān)的概念及處理全局性相關(guān)的四種方法。

全局性相關(guān)指的是已進入流水線的轉(zhuǎn)移指令和其后續(xù)的指令之間相關(guān)。處理全局性相關(guān)的四種方法：

使用猜測法；加快和提前形成條件碼；采取延遲轉(zhuǎn)移；加快短循環(huán)程序的處理；

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簡述多處理機與陣列處理機在指令流和并行等級的區(qū)別。

（1）指令流的區(qū)別；陣列處理機是單指令流；多處理機是多指令流。

（2）并行等級區(qū)別；陣列處理機主要針對向量、數(shù)組處理，實現(xiàn)向量指令操作級的并行，是開發(fā)并行性的同時性；多處理機實現(xiàn)的則是更高一級的作業(yè)或任務(wù)間的并行，是開發(fā)并行性的并發(fā)性。

簡述實現(xiàn)軟件移植的技術(shù)途徑及其適用環(huán)境。

統(tǒng)一高級語言，適用于結(jié)構(gòu)完全相同以至完全不同的機器之間的高級語言程序應(yīng)用軟件的移植。

采用系列機。適用于結(jié)構(gòu)相同或相近的機器之間的匯編語言應(yīng)用軟件和部分系統(tǒng)軟件的移植；

模擬和仿真，適用于結(jié)構(gòu)不同的機器之間的機器語言程序的移植。

簡述中斷的概念、中斷的分類依據(jù)及分類的目的。

中斷概念：CPU終止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理隨機提出的請求，待處理完畢后，再回到原先被打斷的程序繼續(xù)恢復執(zhí)行的過程稱為中斷。

中斷的分類依據(jù)：將中斷源性質(zhì)相近、中斷處理過程類似的歸為一類；

分類的目的：減少中斷處理程序的入口，每一類給一個中斷服務(wù)程序總?cè)肟冢梢詼p少中斷服務(wù)程序入口地址形成的硬件數(shù)量

簡述中斷分成優(yōu)先級的原因及分級的方法。?

中斷分成優(yōu)先級的原因：各中斷源是相互獨立且隨機發(fā)出的中斷請求。當多個中斷源同時發(fā)出中斷請求時，CPU只能先響應(yīng)和處理其中優(yōu)先級相對高的中斷請求。因此需要對中斷源的響應(yīng)和處理安排一個優(yōu)先順序。

分級方法：中斷分類后，同一類內(nèi)部各中斷請求的優(yōu)先次序一般由軟件 或通道來管理。主要是對于不同類的中斷要根據(jù)中斷的性質(zhì) 緊迫性 重要性及軟件處理的方便性分成若干優(yōu)先級，以便CPU可以有序地對這些中斷請求進行相應(yīng)和處理。

簡述設(shè)計多處理機的目的。

通過多臺處理機對多個作業(yè)、任務(wù)進行并執(zhí)行來提高解題速度，從而提高系統(tǒng)整體性能；

使用冗余的多個處理機通過重新組織來提高系統(tǒng)的可靠性，適應(yīng)性和可用性

簡述超標量處理機與超流水處理機的區(qū)別。

超標量處理機是利用資源重復，設(shè)置多個執(zhí)行部件寄存器堆端口

超流水處理機是著重開發(fā)時間并行，在公共的硬件上采用較短的時鐘周期，深度流水來提高速度，需要使用高速的時鐘機制來實現(xiàn)。

簡述實現(xiàn)全排列網(wǎng)絡(luò)的兩種方法。

在多級互連網(wǎng)絡(luò)的輸出端設(shè)置鎖存器，使數(shù)據(jù)在時間上順序通行兩次；將一個多級互連網(wǎng)絡(luò)和它的逆網(wǎng)絡(luò)串連接起來，合并掉中間完全重復的一級，得到總數(shù)為2log2-1的多級網(wǎng)絡(luò)

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