1、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu):傳統(tǒng)機器程序員所看到的計算機屬性,即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。在計算機技術(shù)中,把這種本來存在的事物或?qū)傩?但從某種角度看又好像不存在的概念稱為透明性。系列機:由同一廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、但具有不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的計算機。同構(gòu)型多處理機系統(tǒng):由多個同類型或至少擔(dān)負同等功能的處理機組成,它們同時處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個任務(wù)。堆棧型機器:CPU 中存儲操作數(shù)的單元是堆棧的機器。累加器型機器:CPU 中存儲操作數(shù)的單元是累加器的機器。通用寄存器型機器:CPU 中存儲操作數(shù)的單元是通用寄存器的機器。數(shù)據(jù)相關(guān):考慮兩條指令i 和j,i 在j 的前面,如果下述條件之一成立

2、,則稱指令j 與指令 i 數(shù)據(jù)相關(guān):(1指令j 使用指令i 產(chǎn)生的結(jié)果;(2指令j 與指令k 數(shù)據(jù)相關(guān),而指令k 又與指令i 數(shù)據(jù)相關(guān)。定向:用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下,在計算結(jié)果尚未出來之前,后面等待使用該結(jié)果的指令并不見得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其它指令需要它的地方,那么就可以避免停頓。向量處理機:指令級并行:簡稱ILP。是指指令之間存在的一種并行性,利用它,計算機可以并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令。指令的動態(tài)調(diào)度:是指在保持?jǐn)?shù)據(jù)流和異常行為的情況下,通過硬件對指令執(zhí)行順序進行重新安排,以提高流水線的利用率且減少停頓現(xiàn)象。是由硬件在程

3、序?qū)嶋H運行時實施的。指令的靜態(tài)調(diào)度:是指依靠編譯器對代碼進行靜態(tài)調(diào)度,以減少相關(guān)和沖突。它不是在程序執(zhí)行的過程中、而是在編譯期間進行代碼調(diào)度和優(yōu)化的。失效率:CPU 訪存時,在一級存儲器中找不到所需信息的概率。失效開銷:CPU 向二級存儲器發(fā)出訪問請求到把這個數(shù)據(jù)調(diào)入一級存儲器所需的時間。強制性失效:當(dāng)?shù)谝淮卧L問一個塊時,該塊不在Cache 中,需要從下一級存儲器中調(diào)入Cache,這就是強制性失效。容量失效:如果程序在執(zhí)行時,所需要的塊不能全部調(diào)入Cache 中,則當(dāng)某些塊被替換后又重新被訪問,就會產(chǎn)生失效,這種失效就稱作容量失效。沖突失效:在組相聯(lián)或直接映象Cache 中,若太多的塊映象到同

4、一組(塊中,則會出現(xiàn)該組中某個塊被別的塊替換(即使別的組或塊有空閑位置,然后又被重新訪問的情況。RAID:廉價磁盤冗余陣列或獨立磁盤冗余陣列。通道:專門負責(zé)整個計算機系統(tǒng)輸入/輸出工作的專用處理機,能執(zhí)行有限的一組輸入輸出指令。通道流量:指一個通道在數(shù)據(jù)傳送期間,單位時間內(nèi)能夠傳送的數(shù)據(jù)量。互連網(wǎng)絡(luò):一種由開關(guān)元件按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),用來實現(xiàn)計算機系統(tǒng)中結(jié)點之間的相互連接。在拓撲上,互連網(wǎng)絡(luò)是輸入結(jié)點到輸出結(jié)點之間的一組互連或映象。分布式共享多處理機:它的共享存儲器分布在各臺處理機中,每臺處理機都帶有自己的本地存儲器,組成一個“處理機-存儲器”單元。但是這些分布在各臺處理機

5、中的實際存儲器又合在一起統(tǒng)一編址,在邏輯上組成一個共享存儲器。這些處理機存儲器單元通過互連網(wǎng)絡(luò)連接在一起,每臺處理機除了能訪問本地存儲器外,還能通過互連網(wǎng)絡(luò)直接訪問在其他處理機存儲器單元中的“遠程存儲器”。機群:是一種價格低廉、易于構(gòu)建、可擴放性極強的并行計算機系統(tǒng)。它由多臺同構(gòu)或異構(gòu)的獨立計算機通過高性能網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)互連在一起,協(xié)同完成特定的并行計算任務(wù)。從用戶的角度來看,機群就是一個單一、集中的計算資源。1.單機和多機系統(tǒng)中并行性發(fā)展的技術(shù)途徑有:(時間重疊、(資源重復(fù)、(資源共享。2.軟件兼容有(向上兼容、(向下兼容、(向前兼容和(向后兼容四種其中(向后兼容是軟件兼容的根本特征。3.說出

6、三種對計算機發(fā)展非常關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)(動態(tài)隨機訪問存儲器、(磁盤、(網(wǎng)絡(luò)。5.從處理數(shù)據(jù)的角度,并行性等級可以分為字串位串、(字串位并、(字并位串、和全并行。6.從執(zhí)行程序的角度看,并行性等級可以分為:(指令內(nèi)部并行、(指令級并行、(任務(wù)級或過程級并行和作業(yè)或程序級并行。7.計算機系統(tǒng)中提高并行性的技術(shù)途徑有(時間重疊、(資源重復(fù)和(資源共享三種。在高性能單處理機的發(fā)展中,起主導(dǎo)作用的是(時間重疊原理。8.根據(jù)CPU 內(nèi)部存儲單元類型,可將指令集結(jié)構(gòu)分為(堆棧型指令集結(jié)構(gòu)、(累加器型指令結(jié)構(gòu)、(通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)。9.在處理機中,若指令序列完成的順序總是與它們開始執(zhí)行的順序保持一致,則只可能

7、出現(xiàn)(名相關(guān),否則就有可能出現(xiàn)(名相關(guān)、(數(shù)據(jù)相關(guān)和(控制相關(guān)。10.流水線中的相關(guān)有(數(shù)據(jù)相關(guān)、(名相關(guān)、(控制相關(guān)三種。11.數(shù)據(jù)相關(guān)有三種,分別是:(寫后讀、(讀后寫和(寫后寫。12.對向量的處理有(水平處理方式、(垂直處理方式、(分組處理方式。13.存儲器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的基本依據(jù)是程序的(訪問的局部性原理。15.在存儲層次中,常用的替換算法有(隨機法、(先進先出法、(最近最少使用法。16.設(shè)有一個“Cache-主存”層次,Cache 為4 塊,主存為8 塊;試分析對于以下2 種情況,計算訪存塊地址為5 時的索引(index。 1:組相連,每組兩塊:索引為 2直接映像:索引為17.地址

8、映像方法有(直接映像、(組相連映像和(全相連映像等三中,其中(全相連的沖突率最低。18.按照產(chǎn)生失效的原因不同,Cache 失效可以分為(強制性失效、(容量失效和(沖突失效三種。19.2:1Cache 經(jīng)驗規(guī)則是指大小為N 的(直接映像Cache 的失效率約等于大小為1/2 的(兩路組相連Cache 的失效率。20.相連度越高,(沖突失效就越少:(強制性失效不受 Cache 容量的影響,但(容量失效卻隨著容量的增加而減少。(強制性失效和容量失效不受相連度的影響21.在虛擬存儲器中,一般采用(全相連地址映像方法和(LRU更新策略。22.設(shè)計I/O 系統(tǒng)的單個標(biāo)準(zhǔn)(、(和(。23.輸入/輸出系統(tǒng)包

9、括(外部設(shè)備(I/O 設(shè)備,輔助存儲器和(其與主機之間的控制部分。 24.通道分為(字節(jié)多路通道、(選擇通道和(數(shù)組多路通道三種類型。1.什么叫軟件兼容?軟件兼容有哪幾種?其中哪一種是軟件兼容的根本特征?軟件兼容:一個軟件可以不經(jīng)修改或者只需少量修改就可以由一臺計算機移植到另一臺計算機上運行。差別只是執(zhí)行時間的不同。向上(下兼容:按某檔計算機編制的程序,不加修改就能運行于比它高(低檔的計算機。向后(前兼容:按某個時期投入市場的某種型號計算機編制的程序,不加修改地就能運行于在它之后(前投入市場的計算機。向后兼容是一定要保證的,它是系列機的根本特征。2.計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最常使用的三條基本

10、原則是什么?并說出它們的含義。以經(jīng)常性事件為重點:對經(jīng)常發(fā)生的情況進行優(yōu)化,使分配更多的資源,達到更高的性能或者分配更多的電能。 Amdahl 定律:加快某部件執(zhí)行速度所能獲得的系統(tǒng)性能加速比,受限于該部件的執(zhí)行事件占系統(tǒng)中總執(zhí)行事件的百分比。程序的局部性原理:程序執(zhí)行時所訪問的存儲器地址分布不是隨機的,而是相對的簇聚。3.在進行計算機系統(tǒng)設(shè)計時,一個設(shè)計者應(yīng)該考慮哪些因素對設(shè)計的影響?在進行計算機系統(tǒng)設(shè)計時,設(shè)計者應(yīng)該考慮到如下三個方面因素的影響:技術(shù)的發(fā)展趨勢;計算機使用的發(fā)展趨勢;計算機價格的發(fā)展趨勢。4.從執(zhí)行程序的角度看,并行等級從低到高可分為哪幾級?從執(zhí)行程序的角度來看,并行性等級

11、從低到高可分為:(1指令內(nèi)部并行:單條指令中各微操作之間的并行;(2指令級并行:并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令;(3線程級并行:并行執(zhí)行兩個或兩個以上的線程,通常是以一個進程內(nèi)派生的多個線程為調(diào)度單位;(4任務(wù)級或過程級并行:并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程或任務(wù)(程序段,以子程序或進程為調(diào)度單元;(5作業(yè)或程序級并行:并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或程序。5.從處理數(shù)據(jù)的角度,并行性等級從低到高可分為哪幾級?從處理數(shù)據(jù)的角度來看,并行性等級從低到高可分為:(1字串位串:每次只對一個字的一位進行處理。這是最基本的串行處理方式,不存在并行性;(2字串位并:同時對一個字的全部位進行處理,不同字之間是串行的

12、。已開始出現(xiàn)并行性;(3字并位串:同時對許多字的同一位(稱為位片進行處理。這種方式具有較高的并行性;(4全并行:同時對許多字的全部位或部分位進行處理。這是最高一級的并行。6.試以系列機為例,說明計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)三者之間的關(guān)系。如在設(shè)計主存系統(tǒng)時,確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成。選擇存儲芯片類型、微組裝技術(shù)、線路設(shè)計等屬于計算機實現(xiàn)。計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)。計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多種實現(xiàn)。7.從目的、技術(shù)途徑、組成、分工方

13、式、工作方式等5 個方面對同構(gòu)型多處理機異構(gòu)型多處理機做一比較(列表。8.指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計中表示尋址方式的主要方法有哪些?簡述這些方法的優(yōu)缺點。表示尋址方式有兩種常用的方法:(1將尋址方式編于操作碼中,由操作碼在描述指令的同時也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方式譯碼快,但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù),導(dǎo)致了指令的多樣性,而且增加了CPU 對指令譯碼的難度。(2為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符,由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢,但操作碼和尋址獨立,易于指令擴展。9.在指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計中,應(yīng)考慮哪些主要問題?在進行指令機結(jié)構(gòu)設(shè)計中,應(yīng)該考慮如下主要問題:指令集功能設(shè)計:

14、主要有RISC 和CISC 兩種技術(shù)發(fā)展方向;尋址方式的設(shè)計:設(shè)置尋址方式可以通過對基準(zhǔn)程序進行測試統(tǒng)計,察看各種尋址方式的使用頻度,根據(jù)適用頻度設(shè)置相應(yīng)必要的尋址方式;操作數(shù)表示和操作數(shù)類型:主要的操作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有,浮點數(shù)據(jù)類型(可以采用IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn)、整型數(shù)據(jù)類型(8 位、16 位、32 位的表示方法、字符型(8 位、十進制數(shù)據(jù)類型(壓縮十進制和非壓縮十進制數(shù)據(jù)表示等等。尋址方式的表示:可以將尋址方式編碼與操作碼中,也可將尋址方式作為一個單獨的域來表示。指令集格式的設(shè)計:有固定長度編碼方式、可變長編碼方式和混合編碼方式三種選擇。10.計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有

15、哪些?答: (1 指令集功能設(shè)計:主要有RISC 和CISC 兩種技術(shù)發(fā)展方向; (2 尋址方式的設(shè)計:設(shè)置尋址方式可以通過對基準(zhǔn)程序進行測試統(tǒng)計,察看各種尋址方式的使用頻率,根據(jù)適用頻率設(shè)置必要的尋址方式。 (3 操作數(shù)表示和操作數(shù)類型:主要的操作數(shù)類型和操作數(shù)表示的選擇有:浮點數(shù)據(jù)類型、整型數(shù)據(jù)類型、字符型、十進制數(shù)據(jù)類型等等。 (4 尋址方式的表示:可以將尋址方式編碼于操作碼中,也可以將尋址方式作為一個單獨的域來表示。 (5 指令集格式的設(shè)計:有變長編碼格式、固定長度編碼格式和混合型編碼格式3 種。11.RISC 指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則是什么?答(1選取使用頻率最高的指令,并補充一些最有用

16、的指令;(2每條指令的功能應(yīng)盡可能簡單,并在一個機器周期內(nèi)完成;(3所有指令長度均相同;(4只有Load 和Store 操作指令才訪問存儲器,其它指令操作均在寄存器之間進行; (5 以簡單有效的方式支持高級語言。12.表示尋址方式的主要方法有哪些?簡述這些方法的優(yōu)缺點。答:表示尋址方式有兩種常用的方法:(1將尋址方式編于操作碼中,由操作碼在描述指令的同時也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方式譯碼快,但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù),導(dǎo)致了指令的多樣性,而且增加了CPU 對指令譯碼的難度。(2為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符,由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢,但操作碼

17、和尋址獨立,易于指令擴展。13.造成流水線斷流的主要原因是哪三種相關(guān)?簡述三種相關(guān)的基本思想。數(shù)據(jù)相關(guān),名相關(guān),控制相關(guān)數(shù)據(jù)相關(guān):指令j 使用指令i 產(chǎn)生的結(jié)果,或者指令j 與指令k 數(shù)據(jù)相關(guān),指令k 又與指令i 書記相關(guān)。名相關(guān):兩條指令使用相同的名,但他們之間并沒有數(shù)據(jù)流動。控制相關(guān):由分支指令引起的,需要根據(jù)分支指令的執(zhí)行結(jié)果來確定后續(xù)指令是否執(zhí)行。14.數(shù)據(jù)相關(guān)有哪幾種類型?解決數(shù)據(jù)相關(guān)有哪些主要方法?15.簡述先行控制的基本思想。答:先行控制技術(shù)是把緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)相結(jié)合。緩沖技術(shù)是在工作速度不固定的兩個功能部件之間設(shè)置緩沖器,用以平滑它們的工作。預(yù)處理技術(shù)是指預(yù)取指令、對指令進

18、行加工以及預(yù)取操作數(shù)等。采用先行控制方式的處理機內(nèi)部設(shè)置多個緩沖站,用于平滑主存、指令分析部件、運算器三者之間的工作。這樣不僅使它們都能獨立地工作,充分忙碌而不用相互等待,而且使指令分析部件和運算器分別能快速地取得指令和操作數(shù),大幅度地提高指令的執(zhí)行速度和部件的效率。這些緩沖站都按先進先出的方式工作,而且都是由一組若干個能快速訪問的存儲單元和相關(guān)的控制邏輯組成。采用先行控制技術(shù)可以實現(xiàn)多條指令的重疊解釋執(zhí)行。16.簡述定向技術(shù)的基本思想。定向:用來解決寫后讀沖突的。在發(fā)生寫后讀相關(guān)的情況下,在計算結(jié)果尚未出來之前,后面等待使用該結(jié)果的指令并不見得是馬上就要用該結(jié)果。如果能夠?qū)⒃撚嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生

19、的地方直接送到其它指令需要它的地方,那么就可以避免停頓。17.試舉例說明 DLX 流水線中存在不能依靠定向技術(shù)解決的數(shù)據(jù)相關(guān)及其解決方法。18.有哪幾種向量處理方式?它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同?(1 水平處理方式:不適合對向量進行流水處理。 (2 垂直處理方式:適合對向量進行流水處理,向量運算指令的源/目向量都放在存儲器內(nèi),使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相聯(lián),構(gòu)成MM型的運算流水線。 (3 分組處理方式:適合流水處理。可設(shè)長度為n 的向量寄存器,使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中,流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián),構(gòu)成RR 型運算流水線。19.簡述To

20、masulo 算法的基本思想。答:核心思想是:記錄和檢測指令相關(guān),操作數(shù)一旦就緒就立即執(zhí)行,把發(fā)生RAW 沖突的可能性減小到最少;通過寄存器換名來消除 WAR 沖突和 WAW 沖突。寄存器換名是通過保留站來實現(xiàn),它保存等待流出和正在流出指令所需要的操作數(shù)。基本思想:只要操作數(shù)有效,就將其取到保留站,避免指令流出時才到寄存器中取數(shù)據(jù),這就使得即將執(zhí)行的指令從相應(yīng)的保留站中取得操作數(shù),而不是從寄存器中。指令的執(zhí)行結(jié)果也是直接送到等待數(shù)據(jù)的其它保留站中去。因而,對于連續(xù)的寄存器寫,只有最后一個才真正更新寄存器中的內(nèi)容。一條指令流出時,存放操作數(shù)的寄存器名被換成為對應(yīng)于該寄存器保留站的名稱(編號。20

21、.簡述前瞻執(zhí)行的基本思想。對分支指令的結(jié)果進行猜測,并假設(shè)這個猜測總是對的,然后按這個猜測結(jié)果繼續(xù)取、流出和執(zhí)行后續(xù)的指令。只是執(zhí)行指令的結(jié)果不是寫回到寄存器或存儲器,而是放到一個稱為 ROB 的緩沖器中。等到相應(yīng)的指令得到“確認”(即確實是應(yīng)該執(zhí)行的后,才將結(jié)果寫入寄存器或存儲器。21.調(diào)度分支延遲指令有哪三種常用方法?它們各有什么優(yōu)缺點。從前調(diào)度:可以有效提高流水線性能,但分支必須不依賴于被調(diào)度的指令。從目標(biāo)處調(diào)度:分支轉(zhuǎn)移成功時,可以提高流水線性能,但由于復(fù)制指令,可能加大程序空間。從失敗處調(diào)度:分支轉(zhuǎn)移失敗時,可以提高流水線性能。但如果分支轉(zhuǎn)移成功,必須保證被調(diào)度的指令對程序的執(zhí)行沒有

22、影響。22.在Tomasulo 算法中,進入”流出“段的條件是什么?對于浮點操作來說,要進行哪些動作和記錄工作?進入“流出”段的條件:有空閑保留站r 動作和記錄工作:寫出算法或者文字描述均可。要點:(1判斷第一操作數(shù)是否就緒;如果是,就把操作數(shù)讀到保留站,否則就把寄存器狀態(tài)表中的標(biāo)識送給保留站。(2判斷第二操作數(shù)是否就緒;如果是,就把操作數(shù)讀到保留站,否則就把寄存器狀態(tài)表中的標(biāo)識送給保留站。(3把保留站置為忙。(4把操作碼送保留站。(5把保留站號r 送到與該指令的結(jié)果寄存器對應(yīng)的寄存器狀態(tài)表項。23.簡述“Cache主存”層次與“主存輔存”層次的區(qū)別。存儲層次比較項目“Cache主存”層次“主

23、存輔存”層次目的為了彌補主存速度的不足為了彌補主存容量的不足存儲管理的實現(xiàn)全部由專用硬件實現(xiàn)主要由軟件實現(xiàn)訪問速度的比值(第一級比第二級幾比一幾萬比一典型的塊(頁大小幾十個字節(jié)幾百到幾千個字節(jié) CPU 對第二級的訪問方式可直接訪問均通過第一級不命中時CPU是否切換不切換切換到其它進程24.試從3C 失效的關(guān)系分析增加塊大小對Cache 性能的影響。降低失效率最簡單的方法是增加塊大小。(1對于給定的 Cache 容量,當(dāng)塊大小增加(從16 字節(jié)開始時,失效率開始是下降,后來反而上升了。 (2 Cache 容量越大,使失效率達到最低的塊大小就越大。導(dǎo)致上述失效率先下降后上升的原因,在于增加塊大小會

24、產(chǎn)生雙重作用。一方面它減少了強制性失效,因為局部性原理有兩方面的含義:時間局部性和空間局部性,增加塊大小利用了空間局部性;另一方面,由于增加塊大小會減少 Cache 中塊的數(shù)目,所以有可能會增加沖突失效。在 Cache 容量較小時,甚至還會增加容量失效。剛開始增加塊大小時,由于塊大小還不是很大,上述的第一種作用超過第二種作用,從而使失效率下降。但等到塊大小較大時,第二種作用超過第一種作用,使失效率上升。0 簡述減小Cache 失效開銷的幾種方法答:讓讀失效優(yōu)先于寫、寫緩沖合并、請求字處理技術(shù)、非阻塞Cache 或非鎖定Cache 技術(shù)、采用二級Cache。25.寫出三級Cache 的平均訪問時

25、間的公式。解:平均訪存時間=命中時間+失效率×失效開銷只有第I 層失效時才會訪問第I+1。設(shè)三級Cache 的命中率分別為H L1、 H l2、 H L3,失效率分別為M l1、 M l2、 M L3,第三級 Cache 的失效開銷為P L3。平均訪問時間T A =H L1 +M l1 H l2 +M l2 (H L3 +M L3 ×P L3 26.降低Cache 失效率有哪幾種方法?(至少寫出5 種(簡述其基本思想。答:常用的降低Cache 失效率的方法有下面幾種:(1增加Cache 塊大小。增加塊大小利用了程序的空間局部性。(2增加Cache 的容量。(3提高相聯(lián)度,降

26、低沖突失效。(4偽相聯(lián)Cache,降低沖突失效。當(dāng)對偽相聯(lián)Cache 進行訪問時,首先是按與直接映象相同的方式進行訪問。如果命中,則從相應(yīng)的塊中取出所訪問的數(shù)據(jù),送給 CPU,訪問結(jié)束。如果不命中,就將索引字段的最高位取反,然后按照新索引去尋找“偽相聯(lián)組”中的對應(yīng)塊。如果這一塊的標(biāo)識匹配,則稱發(fā)生了“偽命中”。否則,就訪問下一級存儲器。(5硬件預(yù)取技術(shù)。在處理器提出訪問請求前預(yù)取指令和數(shù)據(jù)。(6由編譯器控制的預(yù)取,硬件預(yù)取的替代方法,在編譯時加入預(yù)取的指令,在數(shù)據(jù)被用到之前發(fā)出預(yù)取請求。(7編譯器優(yōu)化,通過對軟件的優(yōu)化來降低失效率。(8“犧牲”Cache。在 Cache 和其下一級存儲器的數(shù)據(jù)

27、通路之間增設(shè)一個全相聯(lián)的小Cache,存放因沖突而被替換出去的那些塊。每當(dāng)發(fā)生不命中時,在訪問下一級存儲器之前,先檢查“犧牲”Cache 中是否含有所需的塊。如果有,就將該塊與Cache 中某個塊做交換,把所需的塊從“犧牲”Cache 調(diào)入Cache。27.任寫出三種降低Cache 失效開銷的方法,并簡述其基本思想。(簡述減小Cache 失效開銷的幾種方法。答:讓讀失效優(yōu)先于寫、寫緩沖合并、請求字處理技術(shù)、非阻塞Cache 或非鎖定Cache 技術(shù)、采用二級Cache。28.任寫出三種Cache 的優(yōu)化技術(shù),并簡述其基本思想。29.請簡述I/O 系統(tǒng)設(shè)計的步驟。30.通道分為哪三種類型?它們分

28、別適合為那種外圍設(shè)備服務(wù)?(試比較三種通道的優(yōu)缺點及適用場合。答:(1字節(jié)多路通道。一種簡單的共享通道,主要為多臺低速或中速的外圍設(shè)備服務(wù)。(2數(shù)組多路通道。適于為高速設(shè)備服務(wù)。(3選擇通道。為多臺高速外圍設(shè)備(如磁盤存儲器等服務(wù)的。31.簡述使用物理地址進行DMA 存在的問題,及其解決方法。32.互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的主要特性參數(shù)有那幾個?(1網(wǎng)絡(luò)規(guī)模:網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點的個數(shù)。它表示該網(wǎng)絡(luò)所能連接的部件的數(shù)量。(2結(jié)點度:與結(jié)點相連接的邊數(shù)(通道數(shù),包括入度和出度。(3距離:對于網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個結(jié)點,從一個結(jié)點出發(fā)到另一個結(jié)點終止所需要跨越的邊數(shù)的最小值。(4網(wǎng)絡(luò)直徑:網(wǎng)絡(luò)中任意兩個結(jié)點之間距離的最大值。網(wǎng)絡(luò)

29、直徑應(yīng)當(dāng)盡可能地小。(5結(jié)點之間的線長:兩個結(jié)點之間連線的長度,用米、千米等表示。(6等分寬度:當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)被切成相等的兩半時,沿切口的邊數(shù)(通道數(shù)的最小值稱為通道等分寬度。(7對稱性:從任何結(jié)點看到的拓撲結(jié)構(gòu)都是相同的網(wǎng)絡(luò)稱為對稱網(wǎng)絡(luò)。33.什么是多處理機的Cache 一致性?解決多Cache 一致性有哪幾種方法?并簡述這些方法。34.目錄協(xié)議中,Cache 塊有哪三種狀態(tài)?(1共享:在一個或多個處理器上具有這個塊的副本,且主存中的值是最新值(所有Cache 均相同。(2未緩沖:所有處理器的 Cache 都沒有此塊的副本。(3專有:僅有一個處理器上有此塊的副本,且已對此塊進行了寫操作,而主存的

30、副本仍是舊的。這個處理器稱為此塊的擁有者。四.計算、設(shè)計、分析題1.有一條動態(tài)多功能流水線由5段組成,加法用1、3、4、5段,乘法用1、2、5段,第2段的時間為2t,其余各段的時間均為t,而且流水線的輸出可以直接返回輸入端或暫存于相應(yīng)的流水線寄存器中。現(xiàn)在該流水線上計算=+41(iiiBA,畫出時空圖,并計算其吞吐率、 解:首先,應(yīng)選擇適合于流水線工作的算法。對于本題,應(yīng)先計算A 1+B 1、A 2+B 2、A 3+B 3和A 4+B 4;再計算(A 1+B 1 ×(A 2+B 2和(A 3+B 3 ×(A 4+B 4;然后求總的結(jié)果。其次,畫出完成該計算的時空圖,如圖所示

31、,圖中陰影部分表示該段在工作。 由圖可見,它在18個t 時間中,給出了7個結(jié)果。所以吞吐率為: tTP =817 如果不用流水線,由于一次求積需3t ,一次求和需5t ,則產(chǎn)生上述7個結(jié)果共需(4×5+3×3t =29t 。所以加速比為:該流水線的效率可由陰影區(qū)的面積和5個段總時空區(qū)的面積的比值求得:2. 動態(tài)多功能流水線由6個功能段組成,如下圖: 其中,S1、S4、S5、S6組成乘法流水線,S1、S2、S3、S6組成加法流水線,各個功能段時間均為50ns ,假設(shè)該流水線的輸出結(jié)果可以直接返回輸入端,而且設(shè)置有足夠的緩沖寄存器,若以最快的方式用該流水計算:=51i i i

32、i z y x(1 畫出時空圖;時間段輸入A 1B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 A 4B 4 A BCD A ×BC ×D 61.18192=tt S 223.01853354=+=E乘法 加法(2計算實際的吞吐率、加速比和效率。解:機器一共要做10次乘法,4次加法。 其他題一、單選題(共 15 道試題,共 60 分。1.關(guān)于非專用總線三種控制方式中,下列敘述錯誤的是(。A.集中式定時查詢,所有部件共用同一條“總線忙”線B.集中式定時查詢,所有部件都用同一條“總線請求”線C.集中式獨立請求,所有部件都用同一條“總線請求”線D.集中式串行鏈接,所有部件都用同一條“總線

33、請求”線選擇: C2.匯編語言源程序變換成機器語言目標(biāo)程序是經(jīng)(來實現(xiàn)的。選擇: D3.計算機使用的語言是(。A.專屬軟件范疇,與計算機體系結(jié)構(gòu)無關(guān)選擇: B4.多端口存儲器適合于連接(。選擇: A5.在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,提高軟件功能實現(xiàn)的比例會(。-選擇: C6.用戶高級語言源程序中出現(xiàn)的讀寫(I/O語句,到讀寫操作全部完成,需要通過(共同完成。B.I/O 總線、設(shè)備控制器和設(shè)備C.操作系統(tǒng)和 I/O 設(shè)備硬件D.編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng)軟件和 I/O 總線,設(shè)備控制器、設(shè)備硬件等選擇: D7.流水線的技術(shù)指標(biāo)不包括(。選擇: A8.實現(xiàn)匯編語言源程序變換成機器語言目標(biāo)程序是由(。選擇: D9.設(shè)

34、16 個處理器編號分別為 0, 1, 2, 6 7, 15,用 PM2-0 互聯(lián)函數(shù)時,第 13 號處理機與第(號處理機相聯(lián)。選擇: A10.在 IBM370 系統(tǒng)中,支持操作系統(tǒng)實現(xiàn)多進程共用公用區(qū)管理最有效的指令是(。A.“執(zhí)行”指令B.“程序調(diào)用”指令C.“比較與交換”指令D.“測試與置定”指令選擇: C11.(不屬于計算機模擬的特點。選擇: C12.對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)透明的是(。B.是否使用通道型 I/O 處理機D.VLSI 技術(shù)選擇: D13.數(shù)據(jù)流計算機是指(。B.任何一條指令只要它所需要的數(shù)據(jù)可用時,即可執(zhí)行選擇: B14.計算機系統(tǒng)多級層次中,從下層到上層,各級相對順序正確的應(yīng)當(dāng)

35、是(。A.匯編語言機器級操作系統(tǒng)機器級高級語言機器級B.微程序機器級傳統(tǒng)機器語言機器級匯編語言機器級C.傳統(tǒng)機器語言機器級高級語言機器級匯編語言機器級D.匯編語言機器級應(yīng)用語言機器級高級語言機器級選擇: B15."從中間開始"設(shè)計的"中間"目前多數(shù)是在(。選擇: A二、判斷題(共 10 道試題,共 40 分。 1.互連網(wǎng)絡(luò)的交換方法主要有線路交換、包交換、線路/包交換, SIMD互連網(wǎng)絡(luò)多采用線路交換,多處理機常采用包交換。選擇: B2.要實現(xiàn)兩條指令在時間上重疊解釋,首先需要付出空間代價,其次,要處理好指令之間可能存在的關(guān)聯(lián)。選擇: B3.解釋是在低級

36、機器級上用它的一串語句或指令來仿真高級機器級上的一條指令或指令的功能,通過低級機器語言程序中的每條語句或指令逐條解釋來實現(xiàn)的技術(shù)。選擇: A4.就其本質(zhì)而言,并行性包含著并發(fā)性和同時性的二重含義。選擇: B5.多處理機中,兩個程序段之間若有先寫后讀的數(shù)據(jù)相關(guān),則不能并行,但任何情況下都可以交換串行。選擇: A6.計算機仿真適合在兩種結(jié)構(gòu)差距大的機器間運用。選擇: A7.標(biāo)志符與每個數(shù)據(jù)相連,合存于同一存儲單元,用于描述單個數(shù)據(jù)的類型特征。選擇: B8.由于 CAChe 存貯器的地址變換和塊替換算法是用軟件實現(xiàn)的,因此CAChe 存貯器對應(yīng)用程序員是透明的,而且 CAChe 對處理機和主存間的信

37、息交往也是透明的。選擇: A9.主存空間數(shù)相關(guān)是相間隔的兩條指令之間出現(xiàn)對主存同一單元要求先寫而后讀的關(guān)聯(lián)。選擇: A10.若一次重疊方式解釋指令仍達不到速度要求時,可用同時解釋單條指令的流水方法。選擇: A1、計算機高性能發(fā)展受益于:(1電路技術(shù)的發(fā)展;(2計算機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展。2、層次結(jié)構(gòu):計算機系統(tǒng)可以按語言的功能劃分為多級層次結(jié)構(gòu),每一層以不同的語言為特征。第六級:應(yīng)用語言虛擬機 ->第五級:高級語言虛擬機 ->第四級:匯編語言虛擬機 ->第三級:操作系統(tǒng)虛擬機 ->第二級:機器語言(傳統(tǒng)機器級 ->第一級:微程序機器級。3、計算機體系結(jié)構(gòu):程序員所看

38、到的計算機的屬性,即概括性結(jié)構(gòu)與功能特性。4、透明性:在計算機技術(shù)中,對本來存在的事物或?qū)傩?從某一角度來看又好像不存在的概念稱為透明性。5、Amdahl提出的體系結(jié)構(gòu)是指機器語言級程序員所看見的計算機屬性。6、經(jīng)典計算機體系結(jié)構(gòu)概念的實質(zhì)3是計算機系統(tǒng)中軟、硬件界面的確定,也就是指令集的設(shè)計,該界面之上由軟件的功能實現(xiàn),界面之下由硬件和固件的功能來實現(xiàn)。7、計算機組織是計算機系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn);計算機實現(xiàn)是計算機系統(tǒng)的物理實現(xiàn)。8、計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組織、計算機實現(xiàn)的區(qū)別和聯(lián)系?答:一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成,一種組成可以有多種物理實現(xiàn),體系結(jié)構(gòu)包括對組織與實現(xiàn)的研究。9、系列機:是指具有相

39、同的體系結(jié)構(gòu)但具有不同組織和實現(xiàn)的一系列不同型號的機器。10、軟件兼容:即同一個軟件可以不加修改地運行于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的各機器,而且它們所獲得的結(jié)果一樣,差別只在于運行時間的不同。11、兼容機:不同廠家生產(chǎn)的、具有相同體系結(jié)構(gòu)的計算機。12、向后兼容是軟件兼容的根本特征,也是系列機的根本特征。13、當(dāng)今計算機領(lǐng)域市場可劃分為:服務(wù)器、桌面系統(tǒng)、嵌入式計算三大領(lǐng)域。14、摩爾定律:集成電路密度大約每兩年翻一番。15、定量分析技術(shù)基礎(chǔ)(1性能的評測:(a響應(yīng)時間:從事件開始到結(jié)束之間的時間;計算機完成某一任務(wù)所花費的全部時間。(b流量:單位時間內(nèi)所完成的工作量。(c假定兩臺計算機 x、y;x比 y快

40、意思為:對于給定任務(wù),x 的響應(yīng)時間比y少。x的性能是y的幾倍是指:響應(yīng)時間x /響應(yīng)時間y = n,響應(yīng)時間與性能成反比。16、大概率事件優(yōu)先原則:(基本思想對于大概率事件(最常見的事件,賦予它優(yōu)先的處理權(quán)和資源使用權(quán),以獲得全局的最優(yōu)結(jié)果。17、Amdahl定律:加快某部件執(zhí)行速度所獲得的系統(tǒng)性能加速比,受限于該部件在系統(tǒng)中所占的重要性。系統(tǒng)加速比 =總執(zhí)行時間(改進前/總執(zhí)行時間(改進后= 18、Amdahl定律推論:如果僅僅對計算機中的一部分做性能改進,則改進越多,系統(tǒng)獲得的效果越小。如果只針對整個任務(wù)的一部分進行優(yōu)化,那么多獲得的加速比不大于1 /(1-可改進比例。19、cpu性能:

41、Cpu時間 =總時鐘周期數(shù) /時鐘頻率 Cpi =總時鐘周期數(shù) / ic(cpi:平均每條指令的時鐘周期數(shù);ic:執(zhí)行過程當(dāng)中的指令條數(shù)。 Cpu性能公式:總cpu時間 = cpi × ic /時鐘頻率其中:cpi反映了計算機實現(xiàn)技術(shù)、計算機指令集的結(jié)構(gòu)和計算機組織;Ic反映了計算機指令集的結(jié)構(gòu)和編程技術(shù);時鐘頻率:反映了計算機實現(xiàn)技術(shù),生產(chǎn)工藝和計算機組織。20、并行性:是指在同一時刻或是同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同工作。第二章1、根據(jù)cpu內(nèi)部存儲單元類型對指令集結(jié)構(gòu)進行分類,一般可分為堆棧型指令集結(jié)構(gòu)、累加器型指令集結(jié)構(gòu)和通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)。2、通用寄存

42、器型指令集機進一步細分為3種類型:寄存器-寄存器型(R-R、寄存器-存儲器型(R-M、存儲器-寄存器型。3、尋址方式:(1寄存器尋址:例:ADD R4, R3 含義: RegsR4<-RegsR4+RegsR3(2立即值尋址:例:ADD R4,#3含義:RegsR4<-RegsR4+3(3偏移尋址:例:ADD R4, 100(R1含義:RegsR4+Mem100+RegsR1(4寄存器間接尋址:例:ADD R4, (R1含義: RegsR4<-RegsR4+MemRegsR1(5索引尋址:例:ADD R3, (R1+R2含義: RegsR3<-RegsR3+MemReg

43、sR1+RegsR2(6直接尋址或絕對尋址:例:ADD R1, (1001含義: RegsR1<-RegsR1+Mem1001(7存儲器間接尋址:例:ADD R1,a(R3含義: RegsR1<-RegsR1+MemMemRegsR3(8自增尋址:例:ADD R1, (R2+含義:RegsR1<-RegsR1+MemRegs(9自減尋址(10縮放尋址4、指令集結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計:指令集結(jié)構(gòu)中操作的分類操作類型實例(1算術(shù)與邏輯運算整數(shù)的算術(shù)和邏輯運算:加、減、與、或等(2數(shù)據(jù)傳輸LOAD/STORE(3控制分支、跳轉(zhuǎn)、過程調(diào)用和返回、自陷等(4系統(tǒng)操作系統(tǒng)調(diào)用、虛擬存儲器管理。(

44、5浮點浮點加、減等操作(6十進制十進制加、十進制乘、十進制到字符的轉(zhuǎn)換(7字符串字符串移動、比較(8圖形像素操作,壓縮操作5、復(fù)雜指令機(CISC:是指強化指令功能,實現(xiàn)軟件功能向硬件功能轉(zhuǎn)移,基于這種指令集結(jié)構(gòu)而設(shè)計實現(xiàn)的計算機系統(tǒng)。CISC指令集存在的缺點:(1在這種指令系統(tǒng)中,各種指令的使用頻率相差懸殊。(2 CISC指令集結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來了計算機體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,這不僅增加了研制時間和成本,而且還容易造成設(shè)計錯誤。(3 CISC指令集結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性給VLSI設(shè)計帶來了很大負擔(dān),不利于單片集成。(4在CISC指令集結(jié)構(gòu)中,許多復(fù)雜指令需要很復(fù)雜的操作,因而運行速度慢。(5在CISC指令集結(jié)

45、構(gòu)中,由于各條指令功能的不均衡,不利于采用先進的計算機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)(如流水技術(shù)來提高系統(tǒng)的性能。6、20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的精簡指令集計算機:其目的是盡可能地降低指令集結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,以達到簡化實現(xiàn),提高性能的目的,也是當(dāng)今指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計的一個主要趨勢。其設(shè)計時遵循的原則:(1選取使用頻率最高的指令,并補充一些最有用的指令。(2每條指令的功能盡可能簡單,并在一個機器周期內(nèi)完成。(3所有指令長度均相同。(4只有LOAD和STORE操作指令才訪問存儲器,其它指令操作均在寄存器之間進行。(5以簡單有效的方式支持高級語言。7、操作數(shù)類型:整數(shù)(定點、浮點、十進制、字符、字符串、向量、堆棧等。8、操

46、作數(shù)類型的表示有兩種方法:(1由操作碼的編碼指定。(2數(shù)據(jù)可以附上由硬件解釋的標(biāo)記,由這些標(biāo)記指定操作數(shù)的類型,從而選擇適當(dāng)運算。9、操作數(shù)類型大小有:字節(jié)(8、半字(16b、單字(32b、雙字(64b第三章1、流水線技術(shù):是指將一個重復(fù)的時序過程,分解為若干個子過程,而每一個子過程都可有效地在其專用功能段上與其它子過程同時執(zhí)行。2、流水線分類:(1按功能的多少來分:單功能流水線、多功能流水線;(2按同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來分:靜態(tài)流水線、動態(tài)流水線(3按流水線的級別來分:部件級流水線(運算操作流水線、處理機級流水線(指令流水線、處理機間流水線(宏流水線(4按各個流水段之間是否有反饋回路

47、來分:線性流水線、非線性流水線(5按數(shù)據(jù)表示分:標(biāo)量流水處理機、向量流水處理機3、先行控制器處理機結(jié)構(gòu):包括三個獨立的控制器和四個緩沖棧。其中三個控制器為:存儲控制器、指令控制器、運算控制器。四個緩沖棧:先行指令緩沖棧、線性讀數(shù)緩沖棧、現(xiàn)行操作棧,后行寫數(shù)棧。4、吞吐率:是指單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)或輸出結(jié)果的數(shù)量。TP = n / Tk實際吞吐率小于最大吞吐率 Tk = (k+n-1t5、加速比:是指流水線的速度與等功能非流水線的速度之比(s;效率:是指流水線的設(shè)備利用率(E。6、若流水線各段的時間相等:吞吐率:TP=n/(k+n-1t TPmax=1/t若各段執(zhí)行時間不相等時,完成幾

48、個任務(wù):TP=n /(ti + (n-1max(t1,t2tk7、加速比和使用效率的關(guān)系: E = s/m或 S = mE8、效率和吞吐率的關(guān)系: E = TPt0或 TP = E/t11、效率:E = n個任務(wù)占用的時空區(qū) / k個流水段的總的時空區(qū) = T0 / K TkE = n/(k+n-1 S = kn /(k+n-1 TP = n / (k+n-1t12、單功能流水棧:是指只能完成一種固定功能的流水棧。13、多功能流水棧:流水棧的各段通過不同連接實現(xiàn)不同功能。14、非線性流水線調(diào)度:任務(wù)時要找出一個最小的循環(huán)周期,按照個周期向流水線輸入新任務(wù),流水線的各個功能段都不會發(fā)生沖突,而且

49、流水線的吞吐率和效率最高。15、非線性流水線:某些流水段之間有反饋回路或前饋回路。16、啟動距離:連續(xù)輸入連個任務(wù)之間的時間間隔。17、流水線沖突:幾個任務(wù)爭用同一個流水段。18、禁止向量:預(yù)約表中每一行任意兩個“x”之間距離的集合。19、沖突向量:C = (CmCm-1C2C1其中m時禁止向量中的最大值20、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)。21、控制相關(guān):由條件分支指令、轉(zhuǎn)子程序指令、中斷等引起的相關(guān)。22、三種數(shù)據(jù)相關(guān):限度后寫相關(guān)、先寫后讀相關(guān)、寫寫相關(guān)。第四章1、指令級并行:當(dāng)指令之間不存在相關(guān)時,它們在流水線

50、中時可以重疊起來并行執(zhí)行的,這種指令序列中存在的潛在并行性稱為指令級并行。2、在開發(fā)循環(huán)級并行的各種技術(shù)中,最基本的技術(shù)有:指令調(diào)度技術(shù)、循環(huán)展開技術(shù)和換名技術(shù)。第五章(存儲系統(tǒng)1、存儲系統(tǒng)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存儲系統(tǒng)。這個存儲器系統(tǒng)對應(yīng)用程序員時透明的,并且,以應(yīng)用程序員看,它是一個存儲器,這個存儲器的速度接近最快的那個存儲器,存儲容量與容量最大的那個存儲器相等,單位容量的價格接近最便宜的那個存儲器。2、存儲系統(tǒng)分為兩類:(1Cache存儲系統(tǒng):由Cache與主存儲器構(gòu)成,目的是提高存儲器速度。(2虛擬存儲系

51、統(tǒng):由主存儲器和硬盤構(gòu)成,目的是擴大存儲器容量。3、存儲系統(tǒng)的價格: C =(C1S1+C2S2/(S1+S24、存儲系統(tǒng)的速度:表示方法:訪問周期、存取周期、存儲周期、存取時間等。5、命中率定義:在M1存儲器中訪問到的概率u = N1 / (N1+N2 N1是對存儲器M1的訪問次數(shù),N2是對M2存儲器的訪問次數(shù)。6、訪問效率:T1 1e = T1/T = = = f(u, T2/T1uT1+(1-uT2 u+(1-uT2/T17、采用預(yù)取技術(shù)提高命中率.(方法不命中時,把M2存儲器中相鄰多個單元組成的一個數(shù)據(jù)塊取出來送入M1存儲器中.u= (u+n-1 / n 其中u是采用預(yù)取技術(shù)之后的命中

52、率;u是原來的命中率;n為數(shù)據(jù)塊大小與數(shù)據(jù)重復(fù)使用次數(shù)的乘積。8、加速內(nèi)部地址變換方法:(1目錄表:用一個小容量高速存儲器存放頁表;(2快慢表:快表、慢表構(gòu)成一個兩級存儲系統(tǒng);(3散列函數(shù):把相聯(lián)訪問變成接地址訪問。9、頁面替換算法:(1隨機算法(RAND;(2先進先出算法(FIFO;(3近期最少使用算法(LFV;(4最久沒有使用算法(LRV;(5最優(yōu)替換算法(OPT。10、“顛簸”現(xiàn)象:一個頁面剛被調(diào)出主存儲器,又要被調(diào)入。11、堆棧型替換算法:對任意一個程序的頁地址流作兩次主存頁面數(shù)分配,分別分配m個主存頁面和n個主存頁面,并且mn。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

53、Bt(n則這類算法成為堆棧型替換算法。12、Cache地址映像方法:(1全相聯(lián)映像;(2直接映像;(3組相聯(lián)映像;(4位選擇組相聯(lián)映像;(5段相聯(lián)映像。13、Cache存儲替換算法:(1輪換法(2LRV算法(3比較對法(4堆棧法。14、單處理機的Cache一致性:包括寫直達法:寫通過法,CPU的數(shù)據(jù)寫入Cache時,同時頁寫入主存還有寫回法:抵觸修改法,CPU的數(shù)據(jù)只寫入Cache,不寫入主存,僅當(dāng)替換時才把修改過的Cache塊寫回主存二者優(yōu)缺點比較:(1可靠性:寫直達法優(yōu)于寫回法。(2與主存的通訊量,寫回法少于寫直達法。(3控制的復(fù)雜性,寫直達法比寫回法簡單。(4硬件實現(xiàn)的代價,寫回法比寫直

54、達法好。15、多處理機的一致性:(1目錄協(xié)議(2兼聽協(xié)議第六章(輸入/輸出系統(tǒng)1、衡量I/O系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有響應(yīng)時間和可靠性。2、磁盤的數(shù)據(jù)傳輸率分為外部傳輸率和內(nèi)部傳輸率。3、外部傳輸率(突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率:計算機通過磁盤接口從硬盤的緩存中將數(shù)據(jù)讀出,發(fā)給相應(yīng)的控制器的速度。4、內(nèi)部傳輸率(持續(xù)傳輸率:硬盤將數(shù)據(jù)從盤片上讀取出,交給硬盤上的緩沖存儲器的速度。5、反映存儲外設(shè)可靠性能的參數(shù)有可靠性、可用性和可信性。6、可靠性衡量標(biāo)準(zhǔn)用:平均無故障時間。7、可用性衡量標(biāo)準(zhǔn)用:平均失效間隔時間。8、總線:總線時各子系統(tǒng)之間共享的通信鏈路,具有低成本和多樣性這兩個優(yōu)點。9、總線的主要缺點:它必須獨占

55、使用,造成了設(shè)備信息交換的瓶頸,從而限制了系統(tǒng)中總的I/O吞吐量。10、分離事務(wù)總線:在有多個設(shè)備時,可用通過打包技術(shù)來提高總線帶寬,這樣每次I/O操作就不必在整個傳輸過程中都占有總線,其基本思想時將總線事務(wù)分成請求和應(yīng)答兩部分,這樣總線就可以在某個總線事務(wù)的請求和應(yīng)答間的空閑時間間隔內(nèi)被其它總線事務(wù)使用。(又稱流水總線、懸掛總線、包交換總線11、控制外部設(shè)備的輸入/輸出方式分為:直接傳送、程序查詢、中斷、DMA、通道方式。12、I/O設(shè)備的編址方式:(1存儲器映射I/O或稱為統(tǒng)一編址(2I/O設(shè)備單獨編址13、通道:能夠執(zhí)行有限的I/O指令,并且能夠被多臺外圍設(shè)備共享的小型的DMA專用處理機

56、。14、通道的功能:(1接受來自CPU的I/O指令,并根據(jù)指令要求選擇指定的外圍設(shè)備與通道相連接。(2執(zhí)行CPU為通道組織的通道程序,從主存中取出通道指令,對通道指令進行譯碼,并根據(jù)需要向被選中的設(shè)備控制器發(fā)出各種操作命令。(3為主存和外設(shè)裝配和拆卸信息,控制主存和I/O設(shè)備傳送數(shù)據(jù)并提供傳送通路,指示數(shù)據(jù)存放的主存地址和傳送字節(jié)數(shù)。(4指定傳送工作結(jié)束時要進行的操作。(5檢查外圍設(shè)備的工作狀態(tài),時正常還是故障。(6在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必需的格式變換。15、通道的種類:(1字節(jié)多路通道(2選擇通道(3數(shù)組多路通道。16、通道的工作過程:(1在用戶程序中使用訪管指令進入管理程序,由CPU 通過管理程序組織一個通道程序,并啟動通道。(2通道處理機執(zhí)行CPU為它組織的通道程序,完成指定的數(shù)據(jù)I/O工作。通道處理機執(zhí)行通道程序是與CPU執(zhí)行用戶程序并行的。(3通道程序結(jié)束后向CPU發(fā)中斷請求,CPU響應(yīng)某個中斷請求后,第二次進入操作系統(tǒng),調(diào)用管理程序?qū)/O中斷請求進行處理。第七章(多處理機1、Cache一致性協(xié)議:(1目錄協(xié)議和兼聽協(xié)議;(2橫向分為:寫作廢協(xié)議和寫更新協(xié)議;(3縱向分為:單處理協(xié)議和單數(shù)據(jù)流協(xié)議。2、并行計算機體系結(jié)構(gòu)的分類