2022年計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)總結(jié)范文,推薦文檔

1、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)總結(jié)一、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念1.1 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：程序員所看到的計算機(jī)的基本屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。*注意：對不同層次上的程序員來說，由于使用的程序設(shè)計語言不同，可能看到的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性會有所不同。1.2 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)現(xiàn)代計算機(jī)是一種包括機(jī)器硬件、指令系統(tǒng)、 系統(tǒng)軟件、 應(yīng)用程序和用戶接口的集成系統(tǒng)?，F(xiàn)代計算機(jī)結(jié)構(gòu)圖*注意： 計算機(jī)結(jié)構(gòu)的層次模型依據(jù)計算機(jī)語言廣義的理解，可將計算機(jī)系統(tǒng)看成由多級“虛擬”計算機(jī)所組成。從語言層次上畫分可得下圖：計算機(jī)結(jié)構(gòu)的層次模型精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1

2、頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -1.3 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與實現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：是計算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件直接的界面計算機(jī)組成：是指計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)計算機(jī)實現(xiàn)：是指計算機(jī)組成的物理實現(xiàn)*計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實現(xiàn)三者間的關(guān)系：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同會影響到可用的計算機(jī)組成技術(shù)不同，而不同的計算機(jī)組成又會反過來影響到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因此， 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須結(jié)合應(yīng)用來考慮，要為軟件和算法的實現(xiàn)提供更多更好的硬件支持，同時要

3、考慮可能采用和準(zhǔn)備采用哪些計算機(jī)組成技術(shù)，不能過多或不合理地限制各種計算機(jī)組成、實現(xiàn)技術(shù)的采用與發(fā)展。計算機(jī)組成與計算機(jī)實現(xiàn)可以折衷，它主要取決于器件的來源、廠家的技術(shù)特長和性能價格比能否優(yōu)化。 應(yīng)當(dāng)在當(dāng)時的器件技術(shù)條件下，使價格不增或只增很少的情況下盡可能提高系統(tǒng)的性能。1.4 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類計算機(jī)結(jié)構(gòu)分類方式主要有三種：（1）按“流”分類按“流”分類法是flynn 教授在 1966 年提出的一種分類方法，它是按照計算機(jī)中指令流（instruction stream）和數(shù)據(jù)流（data stream ）的多倍性進(jìn)行分類。指令流 是指機(jī)器執(zhí)行的指令序列，數(shù)據(jù)流 是指指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列。

4、多倍性 是指在計算機(jī)中最受限制（瓶頸最嚴(yán)重）的部件上，在同一時間單位中，最多可并行執(zhí)行的指令條數(shù)或處理的數(shù)據(jù)個數(shù)。*注意：按“流”分類法，即flynn 分類法的邏輯結(jié)構(gòu)類型：sisd 計算機(jī)simd 計算機(jī)misd 計算機(jī)mimd計算機(jī)（2）按“并行性”和“流水線”分類（3）按計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大并行度進(jìn)行分類1.5 計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和軟件硬化的趨勢，計算機(jī)系統(tǒng)軟、 硬件間界限已經(jīng)變得模糊了。 因為任何操作可以由軟件來實現(xiàn)，也可以由硬件來實現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可由軟件來完成。對于某一功能是采用硬件方案還是軟件方案，取決于期間價格、速度、可靠性、

5、儲存容量、變更周期等因素。*計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計原則：（1）加快經(jīng)常性事件的速度- 這是最重要也是被廣泛采用的設(shè)計準(zhǔn)則使經(jīng)常性事件的處理速度加快能明顯提高整個系統(tǒng)的性能（2）amdahl定律精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -amdahl定律 ：系統(tǒng)優(yōu)化某部件所獲得的系統(tǒng)性能的改善程度，取決于該部件被使用的頻率，或所占總執(zhí)行時間的比例。主要應(yīng)

6、用：改善“系統(tǒng)瓶頸”性能。amdahl 定律定義了 加速比 ：n 個處理器加速因子 s=n/1+(n-1)f:f為非平行百分比，n 越大， s 不能超過1/f （3）訪問局部性原理程序訪問局部性原理說明了計算機(jī)在程序執(zhí)行過程中呈現(xiàn)出的一種規(guī)律，即程序往往重復(fù)使用它剛剛使用過的數(shù)據(jù)和指令。局部性分為時間上的局部性和空間上的局部性兩種。所謂時間局部性 是指近期被訪問的代碼，很可能不久又將再次被訪問；空間局部性 是指地址上相鄰近的代碼可能會被連續(xù)地訪問。*計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)：（1）確定用戶定計算機(jī)系統(tǒng)的功能、價格和性能要求功能要求包括：應(yīng)用領(lǐng)域、軟件兼容性、操作系統(tǒng)的要求、各種通用國際標(biāo)準(zhǔn)的要

7、求。價格要求： 考慮用戶或市場對計算機(jī)功能和性能要求的前提下，盡量降低成本。性能要求包括：速度、容量、輸入/輸出的種類、可靠性、可維護(hù)性、安全性、容錯能力、人機(jī)交互的能力等。（2）軟硬件的平衡硬件實現(xiàn)： 速度快、成本高；靈活性差、占用內(nèi)存少軟件實現(xiàn)： 速度低、復(fù)制費用低；靈活性好、占用內(nèi)存多計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮硬件和軟件的合理分配，同時還應(yīng)該考慮設(shè)計的復(fù)雜性及軟硬件實現(xiàn)的難易程度。（3）設(shè)計出符合今后發(fā)展方向的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個成功的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該能經(jīng)得起軟、硬件技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的變化。因此設(shè)計者必須特別注意計算機(jī)應(yīng)用和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢，這樣才能延長一種機(jī)器的使用壽命。發(fā)展趨勢： 硬件實現(xiàn)的

8、比例越來越高，軟件所占的成本越來越高1.6 計算機(jī)系統(tǒng)性能評測（1） cpu 性能cpu 的性能是指cpu 執(zhí)行程序所用的時間，也就是 cpu 連續(xù)地執(zhí)行一條條指令的時間，不包括i/o 等待時間。cpu 的性能取決于三個要素：時鐘頻率f 每條指令所花的時鐘周期數(shù)cpi 指令條數(shù)ic 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -其中， ii 表示

9、i指令在程序中執(zhí)行的次數(shù)，cpii 表示 i 指令所需的平均時鐘周期數(shù)，n 為指令種類數(shù)。（2）mips 和 mflops 1）mips 表示每秒百萬條指令數(shù)，對于一個給定的程序mips 的定義為：程序的執(zhí)行時間為：其中：te 為程序執(zhí)行時間， cpi 為每條指令的平均時鐘周期，時鐘頻率 為美妙周期數(shù)即每周期的時間的倒數(shù)。極其愈快其mips 值愈高，但mips 對指令系統(tǒng)和程序的依賴性很大，在某些情況下不能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的性能2）mflops表示每秒百萬次浮點操作次數(shù)mflops的定義為：，mflops 用于衡量機(jī)器浮點操作的性能，同一程序在不同機(jī)器上執(zhí)行的指令可能不同，但執(zhí)行的浮點運(yùn)算卻是完全

10、相同的。但 mflops 不能體現(xiàn)機(jī)器的整體性能，mflops 取決于機(jī)器和程序兩個方面，不同機(jī)器浮點運(yùn)算集不同，因此不同浮點操作的時間也不同。1.7 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演變早期的計算機(jī)以運(yùn)算器為中心。以后50 多年逐步演變以存儲器為中心，并采用流水線、多處理器、多處理機(jī)的并行處理技術(shù)，使其功能得到不斷地提高。1.8 并行處理技術(shù)并行處理技術(shù)是提高計算機(jī)性能的最佳途徑，也是計算機(jī)未來的發(fā)展方向。并行處理以發(fā)展多處理器和并行計算為基礎(chǔ)，出現(xiàn)了陣列機(jī)和多處理機(jī)系統(tǒng)；隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，又發(fā)展各種適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的計算機(jī)，以便更大范圍地實現(xiàn)并行處理與資源共享。采用多處理器：以支流水線和并行處理技術(shù)，加

11、快指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理的速度，比如產(chǎn)生了針對向量運(yùn)算的向量機(jī)、脈動陣列機(jī)等。采用多個處理機(jī)：構(gòu)成并行處理機(jī)系統(tǒng)，如設(shè)置浮點運(yùn)算協(xié)處理機(jī)、i/o 處理機(jī)等，以提高整機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力和i/o 速率；在此基礎(chǔ)上， 發(fā)展為多個處理機(jī)的并行處理機(jī)系統(tǒng)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)： 各種計算機(jī)都配置了調(diào)制解調(diào)器，以便聯(lián)網(wǎng)， 以實現(xiàn)

12、更大范圍的多機(jī)并行處理和資源共享。*特別關(guān)注：馮諾依曼計算機(jī)是一種控制驅(qū)動方式，它的基本原理是程序存儲。他的組成及工作原理如下圖：1.9 應(yīng)用需求對計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響（1）應(yīng)用需求對計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響由于社會的應(yīng)用需求，產(chǎn)生了第一臺電子計算機(jī)，同時， 也正是應(yīng)用需求，一直在推動計算機(jī)發(fā)展。 為了滿足應(yīng)用需求對計算機(jī)性能的需要，計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一直處于發(fā)展和變化之中，主要表現(xiàn)在運(yùn)算速度、存儲器容量和i/o 吞吐率等方面。為滿足科學(xué)計算和大量數(shù)據(jù)信息的處理，計算機(jī)有小型機(jī)發(fā)展到中型機(jī)、大型機(jī)乃至于巨型機(jī)， 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了浮點運(yùn)算器、陣列機(jī)、 并行處理機(jī)以及各種多處理機(jī)系統(tǒng)等；為滿足自動控制、

13、信號傳輸與通信的需要，產(chǎn)生了包括i/o 處理機(jī)在內(nèi)的各種專用計算機(jī)；為實現(xiàn)智能化的控制與管理，出現(xiàn)了模糊處理機(jī)和模糊存儲器；為適應(yīng)智能儀器儀表的發(fā)展，嵌入式計算機(jī)芯片大量地涌現(xiàn)了出來。（2）選擇合理的性能價格比為了滿足不同領(lǐng)域的特殊需求，需要為之設(shè)計高效率系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機(jī)。主要的應(yīng)用領(lǐng)域有 ：a.高結(jié)構(gòu)化的數(shù)值運(yùn)算：流體力學(xué)、氣象模型、有限元分析等；b.非結(jié)構(gòu)化的數(shù)值運(yùn)算：蒙特卡洛模擬、稀疏矩陣等；c.實時多因素處理：語音識別、圖形圖像處理、計算機(jī)視覺等；d.大容量及高i/o 密度的處理 ：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、事務(wù)處理、大容量交換機(jī)等；e.人工智能 ：面向知識系統(tǒng)、推理系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)系統(tǒng)、智能管理與控制

14、等。如果讓一臺計算機(jī)具有上述所有的功能，成本太高， 使用效率不高。因此，可把專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，確定一個合理的價格比。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -2.0 器件對計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響在計算機(jī)中，器件的類型非常多，通常起主要作用的主要表現(xiàn)在以下幾個方面：邏輯電路的綜合功能在不斷地提高，單個芯片中晶體管的數(shù)量以每年（60

15、%80%）的速率在增長，cpu 的速度在不斷地提高. 動態(tài)存儲器dram 的芯片的密度每年以（50%60%）的速率在增長，存儲周期大約 10 年下降 1/3。磁盤密度每年大約以50%的速率增長， 三年增長4 倍， 存取時間大約10 年下降 1/3. 除此之外，其他器件、外圍設(shè)備的性能，也在大幅度地提高。這些對計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展也起到很大的處境作用。（1）提高主頻主頻是計算機(jī)的一項主要參數(shù)。如今期間發(fā)展了，速度提高了，一方面可簡化具體的電路；另一方面，可容易地提高cpu 的速度。（2）對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響由于構(gòu)成計算機(jī)的器件發(fā)展為大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，每一個芯片中包含有數(shù)以千萬計的晶體管電路，

16、可為 cpu 配置大量的寄存器，構(gòu)成寄存器窗口；為主cpu 配置浮點計算器、 i/o 處理器；構(gòu)成多cpu 陣列、多處理機(jī)系統(tǒng)等。（3）對性能價格比的影響隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，器件的規(guī)模不斷擴(kuò)大，功能不斷增強(qiáng)，體積不斷減小， 可高興不斷提高。使得大型機(jī)的功能向中小型機(jī)上轉(zhuǎn)移，中小型機(jī)上的功能向微型機(jī)上轉(zhuǎn)移，微型機(jī)的功能縮小為單片機(jī)、嵌入式微程序控制器等。同時，使用lsi/vlsi技術(shù)還可使各類器件芯片的研發(fā)成本、生產(chǎn)成本下降。因此其性能價格比提高。二、名詞概念虛擬機(jī) ：用軟件實現(xiàn)的機(jī)器叫做虛擬機(jī)，但虛擬機(jī)不一定完全由軟件實現(xiàn)，有些操作可以由硬件或固件（固件是指具有軟件功能的固件）

17、實現(xiàn)。系列機(jī) ：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(jī)。兼容機(jī) ：它是指由不同公司廠家生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機(jī)。流水線技術(shù) ：將一個重復(fù)的時序過程，分解成為若干個子過程，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。單功能流水線：指流水線的各段之間的連接固定不變、只能完成一種固定功能的流水線。多功能流水線：指各段可以進(jìn)行不同的連接，以實現(xiàn)不同的功能的流水線。順序流水線 ：流水線輸出端任務(wù)流出的順序與輸入端任務(wù)流入的順序完全相同。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 1

18、0 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -亂序流水線 ：流水線輸出端任務(wù)流出的順序與輸入端任務(wù)流入的順序可以不同，允許后進(jìn)入流水線的任務(wù)先完成。這種流水線又稱為無序流水線、錯序流水線、異步流水線。吞吐率 ：在單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)量或輸出結(jié)果的數(shù)量。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(jìn)行重新安排，以提高流水線的利用率且減少停頓現(xiàn)象。是由硬件在程序?qū)嶋H運(yùn)行時實施的。指令的靜態(tài)調(diào)度： 是指依靠編譯器對代

19、碼進(jìn)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(jìn)行代碼調(diào)度和優(yōu)化的。超標(biāo)量 ： 一種多指令流出技術(shù)。它在每個時鐘周期流出的指令條數(shù)不固定，依代碼的具體情況而定，但有個上限。超流水 ：在一個時鐘周期內(nèi)分時流出多條指令。多級存儲層次： 采用不同的技術(shù)實現(xiàn)的存儲器，處在離cpu 不同距離的層次上，各存儲器之間一般滿足包容關(guān)系，即任何一層存儲器中的內(nèi)容都是其下一層（離cpu 更遠(yuǎn)的一層）存儲器中內(nèi)容的子集。目標(biāo)是達(dá)到離cpu 最近的存儲器的速度，最遠(yuǎn)的存儲器的容量。寫直達(dá)法 ： 在執(zhí)行寫操作時，不僅把信息寫入cache 中相應(yīng)的塊，而且也寫入下一級存儲器中相應(yīng)的塊。寫回法

20、： 只把信息寫入cache 中相應(yīng)塊，該塊只有被替換時，才被寫回主存。集中式共享多處理機(jī)：也稱為對稱式共享存儲器多處理smp。它一般由幾十個處理器構(gòu)成，各處理器共享一個集中式的物理存儲器，這個主存相對于各處理器的關(guān)系是對稱的，分布式共享多處理機(jī)： 它的共享存儲器分布在各臺處理機(jī)中，每臺處理機(jī)都帶有自己的本地存儲器，組成一個“處理機(jī)-存儲器”單元。但是這些分布在各臺處理機(jī)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(jī)存儲器單元通過互連網(wǎng)絡(luò)連接在一起，每臺處理機(jī)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(jī)存儲器單元中的“遠(yuǎn)程存儲器” 。多 cache 一致

21、性 ： 多處理機(jī)中，當(dāng)共享數(shù)據(jù)進(jìn)入cache，就可能出現(xiàn)多個處理器的cache中都有同一存儲器塊的副本，要保證多個副本數(shù)據(jù)是一致的。寫作廢協(xié)議 ： 在處理器對某個數(shù)據(jù)項進(jìn)行寫入之前，它擁有對該數(shù)據(jù)項的唯一的訪問權(quán)。寫更新協(xié)議 ： 當(dāng)一個處理器對某數(shù)據(jù)項進(jìn)行寫入時，它把該新數(shù)據(jù)廣播給所有其它cache。這些 cache用該新數(shù)據(jù)對其中的副本進(jìn)行更新。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共

22、 10 頁 - - - - - - - - -機(jī)群 ：是一種價格低廉、易于構(gòu)建、 可擴(kuò)放性極強(qiáng)的并行計算機(jī)系統(tǒng)。它由多臺同構(gòu)或異構(gòu)的獨立計算機(jī)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(jī)群就是一個單一、集中的計算資源。三、問答簡析1、簡述 cisc 指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計的主要目標(biāo)。從當(dāng)前的計算機(jī)技術(shù)觀點來看，cisc 指令集結(jié)構(gòu)的計算機(jī)有什么缺點？答：主要目標(biāo)：增強(qiáng)指令功能，把越來越多的功能交由硬件來實現(xiàn)，并且指令的數(shù)量也是越來越多。缺點： (1) cisc 結(jié)構(gòu)的指令集中，各種指令的使用頻率相差懸殊。（2）cisc 結(jié)構(gòu)指令的復(fù)雜性帶來了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)

23、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 結(jié)構(gòu)指令集的復(fù)雜性給vlsi 設(shè)計增加了很大負(fù)擔(dān)，不利于單片集成。（4）cisc 結(jié)構(gòu)的指令集中，許多復(fù)雜指令需要很復(fù)雜的操作，因而運(yùn)行速度慢。（5） 在 cisc 結(jié)構(gòu)的指令集中，由于各條指令的功能不均衡性，不利于采用先進(jìn)的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)（如流水技術(shù)）來提高系統(tǒng)的性能。2、簡述 risc 指令集結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。答： (1)指令條數(shù)少，指令功能簡單。（2） 采用簡單而又統(tǒng)一的指令格式，并減少尋址方式（ 3） 指令的執(zhí)行在單周期內(nèi)完成。（ 4）采用 load-store 結(jié)構(gòu)。（5）大多數(shù)指令都采用硬連邏輯來實現(xiàn)。（6

24、）強(qiáng)調(diào)優(yōu)化編譯器的作用，為高級語言程序生成優(yōu)化的代碼。（7）充分利用流水技術(shù)來提高性能。3、簡述流水線技術(shù)的特點。答：流水技術(shù)有以下特點：（1） 流水線把一個處理過程分解為若干個子過程，每個子過程由一個專門的功能部件來實現(xiàn)。因此，流水線實際上是把一個大的處理功能部件分解為多個獨立的功能部件，并依靠它們的并行工作來提高吞吐率。（2） 流水線中各段的時間應(yīng)盡可能相等，否則將引起流水線堵塞和斷流。（3） 流水線每一個功能部件的前面都要有一個緩沖寄存器，稱為流水寄存器。（4） 流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時序過程，只有在輸入端不斷地提供任務(wù)，才能充分發(fā)揮流水線的效率。（5） 流水線需要有通過時間和排空時間

25、。在這兩個時間段中，流水線都不是滿負(fù)荷工作。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 10 頁 - - - - - - - - -4、cache 的映像方法有哪幾種，各有什么優(yōu)缺點？答： (1)全相聯(lián)映像：主存中的任何一塊可以被放置到cache 中的任意一個位置。但其不命中率最低。(2)直接映像：主存中的每一個塊只能被放置到cache 中的唯一位置， 不命中率最高， 但其實現(xiàn)復(fù)雜度和成本增加。 (3)主相聯(lián)映像：主存中的每一塊可以被放置