計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)各章簡(jiǎn)答題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)？ 從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的角度，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成以下多級(jí)層次結(jié)構(gòu)：2. 硬件和軟件在什么意義上是等效的？在什么意義上是不等效的？ 硬件和軟件在功能實(shí)現(xiàn)上是等效的，即一種功能可以由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)性能上是不等效的。軟件實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)容易、改進(jìn)簡(jiǎn)單；硬件實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是速度快。3. 經(jīng)典計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是什么？  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟硬件界面的確定，其界面之上的是軟件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。4. 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的兩種基本技術(shù)是什么？

2、 翻譯和解釋是語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的兩種基本技術(shù)。它們都是以執(zhí)行一串級(jí)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)N+1級(jí)指令，但二者存在著差別：翻譯技術(shù)是先把N+1級(jí)程序全部變換成N級(jí)程序后，再去執(zhí)行新產(chǎn)生的N級(jí)程序，在執(zhí)行過(guò)程中N+1級(jí)程序不再被訪問(wèn)。而解釋技術(shù)是每當(dāng)一條N+1級(jí)指令被譯碼后，就直接去執(zhí)行一串等效的N級(jí)指令，然后再去取下一條N+1級(jí)的指令，依此重復(fù)進(jìn)行。在這個(gè)過(guò)程中不產(chǎn)生翻譯出來(lái)的程序，因此解釋過(guò)程是邊變換邊執(zhí)行的過(guò)程。5. 對(duì)于通用寄存器型機(jī)器來(lái)說(shuō)，機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)者所看到的計(jì)算機(jī)的屬性主要有哪些？ (1) 數(shù)據(jù)表示 (2) 尋址規(guī)則(3) 寄存器定義(4) 指令集(5) 中斷系統(tǒng)(6) 機(jī)器工作

3、狀態(tài)的定義和切換(7) 存儲(chǔ)系統(tǒng)(8) 信息保護(hù)(9) I/O結(jié)構(gòu)6. 什么是軟件兼容？軟件兼容有幾種？其中哪一種是軟件兼容的根本特征？ 同一個(gè)軟件可以不加修改地運(yùn)行于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的各檔機(jī)器上，而且它們所獲得的結(jié)果一樣，差別只在于運(yùn)行時(shí)間的不同。軟件兼容分為向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容是軟件兼容的根本特征。7. 什么是系列機(jī)？它的出現(xiàn)較好地解決了什么矛盾？ 系列機(jī)是指在一個(gè)廠家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。它的出現(xiàn)較好地解決了軟件要求環(huán)境穩(wěn)定和硬件、器件技術(shù)迅速發(fā)展之間的矛盾。8. 對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展非常關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)

4、技術(shù)有哪些？ （1） 邏輯電路；（2） 半導(dǎo)體DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器) ；（3） 磁盤；（4） 網(wǎng)絡(luò)。9. 實(shí)現(xiàn)軟件移植的主要途徑有哪些？ (1) 采用系列機(jī)方法(2) 采用模擬與仿真方法(3) 采用統(tǒng)一的高級(jí)語(yǔ)言10. 試以系列機(jī)為例，說(shuō)明計(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)三者之間的關(guān)系。 計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)；計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有多種組成；一種組成可以有多種實(shí)現(xiàn)。同一系列機(jī)中各種型號(hào)的機(jī)器具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但采用不同的組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，因而具有不同的性能和價(jià)格。11. 存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的主要特

5、點(diǎn)是什么？ （1）機(jī)器以運(yùn)算器為中心。（2）采用存儲(chǔ)程序原理。程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲(chǔ)器中，并且沒(méi)有對(duì)兩者加以區(qū)分。（3）存儲(chǔ)器是按地址訪問(wèn)的、線性編址的空間。（4）控制流由指令流產(chǎn)生。（5）指令由操作碼和地址碼組成。操作碼指明本指令的操作類型，地址碼指明操作數(shù)和操作結(jié)果的地址。（6）數(shù)據(jù)以二進(jìn)制編碼表示，采用二進(jìn)制運(yùn)算。12. 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況看，新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要從哪兩方面著手？ 新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要從以下兩方面著手：一方面是合理地增加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的功能比例，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言甚至應(yīng)用軟件提供更多更好的支持；另一方面則是通過(guò)多種途徑提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

6、結(jié)構(gòu)中的并行性等級(jí)，使得凡是能并行計(jì)算和處理的問(wèn)題都能并行計(jì)算和處理，使這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成對(duì)算法提供更多更好的支持。13. 軟件技術(shù)兩個(gè)最重要的發(fā)展趨勢(shì)是什么？ (1) 程序及數(shù)據(jù)所使用存儲(chǔ)器容量的不斷增大；(2) 高級(jí)語(yǔ)言的使用越來(lái)越廣泛，在很多應(yīng)用領(lǐng)域取代了匯編語(yǔ)言。14. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來(lái)自哪幾個(gè)方面？ 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來(lái)自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)工具、制造工藝、軟件、應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面。15. 一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的生命周期是怎樣的？ 計(jì)算機(jī)的生命周期和系統(tǒng)中各個(gè)部分的發(fā)展密切相關(guān)。一種新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的誕生，往往以硬件為標(biāo)志，它的發(fā)展

7、和成熟，是以配套的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用為標(biāo)志的。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從產(chǎn)生到消亡，大致需要15 20年的時(shí)間。16. 商品的標(biāo)價(jià)（價(jià)格）由哪些因素構(gòu)成？ 商品標(biāo)價(jià)的構(gòu)成因素：原料成本、直接成本、毛利和折扣。17. 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響的主要因素有哪些？ 對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響的主要因素有時(shí)間、產(chǎn)量、商品化等因素。對(duì)成本產(chǎn)生最直接影響的是時(shí)間；產(chǎn)量是決定產(chǎn)品成本的第二個(gè)關(guān)鍵因素。18. 用戶CPU時(shí)間由哪三個(gè)因素決定？ 用戶CPU時(shí)間 = CPI × IC / 時(shí)鐘頻率其中：CPI：指令時(shí)鐘數(shù)IC：程序執(zhí)行過(guò)程中所處理的指令數(shù)19. 目前常用的測(cè)試程序分為

8、哪五類？ （1）實(shí)際應(yīng)用程序；（2）修正的（或者腳本化）應(yīng)用程序；（3）核心測(cè)試程序；（4）小測(cè)試程序；（5）合成測(cè)試程序。20. 什么叫測(cè)試程序組件？在評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最常見(jiàn)的測(cè)試程序組件是哪個(gè)？ 選擇一組各個(gè)方面有代表性的測(cè)試程序，組成一個(gè)通用測(cè)試程序集合。這種測(cè)試程序集合稱為測(cè)試程序組件。在評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最常見(jiàn)的測(cè)試程序組件是基于UNIX的SPEC，其主要版本包括SPEC89、SPEC92、SPEC95和SPEC2000等。21. SPEC2000測(cè)試程序組件中包括哪幾個(gè)測(cè)試程序組件？ SPEC CPU2000：測(cè)試CPU；SPECviewperf

9、：用于測(cè)試圖形系統(tǒng)支持OpenGL庫(kù)的性能；SPECapc：測(cè)試圖形密集型應(yīng)用的性能；SPECSFS：基于NFS文件系統(tǒng)的文件服務(wù)器測(cè)試程序；SPECWeb：Web服務(wù)器測(cè)試程序。22. 測(cè)試基于Microsoft公司的Windows系列操作系統(tǒng)平臺(tái)的最常用測(cè)試組件有哪些？ PCMark04包括中央處理器測(cè)試組、內(nèi)存測(cè)試組、圖形芯片測(cè)試組、硬盤測(cè)試組等。Business Winstone 2004主要用于測(cè)試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)商業(yè)應(yīng)用的綜合性能。Multimedia Content Creation Winstone 2004主要用于測(cè)試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體應(yīng)用的綜合性能。SiSoft Sand

10、ra Pro 2004是一套功能強(qiáng)大的系統(tǒng)分析評(píng)比工具，擁有超過(guò)30種以上的分析與測(cè)試模組，主要包括有CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口、I/O設(shè)備、主板等。23. 常用的專門的性能指標(biāo)測(cè)試程序有哪些？ 3DMark03主要測(cè)試顯卡性能和DirectX的性能。Prime95是用來(lái)估計(jì)分布式計(jì)算程序的通信情況，可使計(jì)算機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以也用來(lái)測(cè)試計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性。SuperPi/SuperE是計(jì)算圓周率/自然指數(shù)e的軟件，通常用來(lái)測(cè)試CPU的穩(wěn)定性。24. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是什么？  （1）大概率事件優(yōu)先原則。對(duì)于大概率事件(最常見(jiàn)的事件)，賦予它優(yōu)先

11、的處理權(quán)和資源使用權(quán)，以獲得全局的最優(yōu)結(jié)果。（2）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。（3）程序的局部性原理。程序在執(zhí)行時(shí)所訪問(wèn)地址的分布不是隨機(jī)的，而是相對(duì)地簇聚。25. 根據(jù)Amdahl定律，系統(tǒng)加速比由哪兩個(gè)因素決定？ 系統(tǒng)加速比依賴于兩個(gè)因素：（1）可改進(jìn)比例：可改進(jìn)部分在原系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間中所占的比例。（2）部件加速比：可改進(jìn)部分改進(jìn)以后的性能提高。26. 從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級(jí)從低到高可分為哪幾級(jí)？ 從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級(jí)從低到高可分為：（1）指令內(nèi)部并行：指令內(nèi)部的微操作之間的并行。（2）

12、指令級(jí)并行：并行執(zhí)行兩條或多條指令。（3）任務(wù)級(jí)或過(guò)程級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)過(guò)程或任務(wù)(程序段)。（4）作業(yè)或程序級(jí)并行：在多個(gè)作業(yè)或程序間的并行。27. 從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級(jí)從低到高可以分為哪幾級(jí)？ 從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級(jí)從低到高可以分為：（1）字串位串：同時(shí)只對(duì)一個(gè)字的一位進(jìn)行處理。（2）字串位并：同時(shí)對(duì)一個(gè)字的全部位進(jìn)行處理。（3）字并位串：同時(shí)對(duì)許多字的同一位（稱位片）進(jìn)行處理。（4）全并行：同時(shí)對(duì)許多字的全部或部分位進(jìn)行處理。28. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中提高并行性的技術(shù)途徑有哪三種？ （1）時(shí)間重疊：多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開，輪流重疊地使用同一套硬件

13、設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（2）資源重復(fù)：通過(guò)重復(fù)設(shè)置資源，尤其是硬件資源，大幅度提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。（3）資源共享：是一種軟件方法，它使多個(gè)任務(wù)按一定時(shí)間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。29. 多機(jī)系統(tǒng)的耦合度可以分為哪幾類？ （1）最低耦合：除通過(guò)某種中間存儲(chǔ)介質(zhì)之外，各計(jì)算機(jī)之間沒(méi)有物理連接，也無(wú)共享的聯(lián)機(jī)硬件資源。 （2）松散耦合：通過(guò)通道或通信線路實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間互連，共享某些外圍設(shè)備，機(jī)間的相互作用是在文件或數(shù)據(jù)集一級(jí)進(jìn)行。 （3）緊密耦合：機(jī)間物理連接的頻帶較高，往往通過(guò)總線或高速開關(guān)實(shí)現(xiàn)互連，可以共享主存。30. 單機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)中，都是按哪三種技術(shù)途徑分

14、別發(fā)展為哪三類多處理機(jī)？ 單機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)中，都是按時(shí)間重疊、資源重復(fù)和資源共享三種技術(shù)途徑，分別發(fā)展為同構(gòu)型多處理機(jī)、異構(gòu)型多處理機(jī)、分布處理系統(tǒng)。31. 三種類型的多處理機(jī)（同構(gòu)型多處理機(jī)、異構(gòu)型多處理機(jī)、分布處理系統(tǒng)）的主要區(qū)別是什么？ 主要區(qū)別：第二章 計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 通?？砂茨奈鍌€(gè)因素對(duì)計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類？ (1) 在CPU中操作數(shù)的存儲(chǔ)方法；(2) 指令中顯式表示的操作數(shù)個(gè)數(shù)； (3) 操作數(shù)的尋址方式； (4) 指令集所提供的操作類型； (5) 操作數(shù)的類型和大小。2. 在對(duì)計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類的五個(gè)因素中，哪一種是各種指令集

15、結(jié)構(gòu)之間最主要的區(qū)別？ CPU中操作數(shù)的存儲(chǔ)方法，即在CPU中用來(lái)存儲(chǔ)操作數(shù)的存儲(chǔ)單元的類型，是各種指令集結(jié)構(gòu)之間最主要的區(qū)別。3. 根據(jù)CPU內(nèi)部存儲(chǔ)單元類型，可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪幾類？ 堆棧型指令集結(jié)構(gòu)、累加器型指令集結(jié)構(gòu)、通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)4. 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)分別有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 5. 現(xiàn)代大多數(shù)機(jī)器均采用通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)，為什么？ 主要有兩個(gè)方面的原因，一是寄存器和CPU內(nèi)部其他存儲(chǔ)單元一樣，要比存儲(chǔ)器快；其次是對(duì)編譯器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。6. 通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)可細(xì)分為哪三類？ 寄存器寄存器型寄存器存儲(chǔ)

16、器型存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器型7. 三種通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)分別有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 8. 從當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)看，CISC結(jié)構(gòu)有什么缺點(diǎn)？ （1）CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)中，各種指令的使用頻率相差懸殊。（2）CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的復(fù)雜性帶來(lái)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，這不僅增加了研制時(shí)間和成本，而且還容易造成設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。（3）CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的復(fù)雜性給VLSI設(shè)計(jì)增加了很大負(fù)擔(dān)，不利于單片集成。（4）CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)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)的指令系統(tǒng)中，由于各條指令的功能不均衡性，不利于采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的性能。9. 增強(qiáng)CISC機(jī)器

17、的指令功能主要從哪幾方面著手？ (1) 面向目標(biāo)程序增強(qiáng)指令功能；(2) 面向高級(jí)語(yǔ)言和編譯程序改進(jìn)指令系統(tǒng)；(3) 面向操作系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)指令系統(tǒng)。10. RISC的設(shè)計(jì)原則是什么？ （1）選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長(zhǎng)度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其它指令操作均在寄存器之間進(jìn)行； （5）以簡(jiǎn)單有效的方式支持高級(jí)語(yǔ)言。11. RISC和CISC處理機(jī)的指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在指令格式、尋址方式和每條指令的周期數(shù)（CPI）三方面有哪些區(qū)別？ 比較內(nèi)容 CISC RISC 指令格

18、式 變長(zhǎng)編碼 定長(zhǎng)編碼 尋址方式 各種都有 只有 load/store 指令可以訪存 CPI 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1 為 1 12. 計(jì)算機(jī)指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容有哪些？ (1) 指令集功能設(shè)計(jì)：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(jì) (3) 操作數(shù)表示和操作數(shù)類型(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(gè)單獨(dú)的域來(lái)表示。 (5) 指令集格式的設(shè)計(jì)：有變長(zhǎng)編碼格式、固定長(zhǎng)度編碼格式和混合型編碼格式三種。13. 指令中有哪兩種表示操作數(shù)類型的方法？ （1）操作數(shù)的類型由操作碼的編碼指定，這是最常見(jiàn)的一種方法；（2）數(shù)據(jù)可以附上由硬件解釋的標(biāo)

19、記，由這些標(biāo)記指定操作數(shù)的類型，從而選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算。14指令中表示尋址方式的主要方法有哪些？ 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，操作碼在描述指令功能的同時(shí)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(duì)指令譯碼的難度。（2）為每個(gè)操作數(shù)設(shè)置一個(gè)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(dú)立，易于指令擴(kuò)展。15. 指令集格式設(shè)計(jì)中選擇表示尋址方式的方法的依據(jù)是什么？ 主要由指令集結(jié)構(gòu)所采用的尋址方式種類及其適用范圍，以及操作碼與尋址方式之間的獨(dú)立程度來(lái)決

20、定。如果某些指令集結(jié)構(gòu)的指令有15個(gè)操作數(shù)，每個(gè)操作數(shù)有10種尋址方式，對(duì)于這種大規(guī)模的操作數(shù)和尋址方式組合，通常采用增設(shè)地址描述符的方法來(lái)描述尋址方式。對(duì)諸如Load/Store類型指令集結(jié)構(gòu)的指令，由于只有13個(gè)操作數(shù)，而且只有有限幾種尋址方式。通常將尋址方式編碼于操作碼中。16. 指令集結(jié)構(gòu)中采用多種尋址方式有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 在指令集結(jié)構(gòu)中采用多種尋址方式可以顯著地減少程序的指令條數(shù)；但同時(shí)也可能增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和使用這些尋址方式的指令的執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù)（CPI）。17. 在控制指令中使用PC相對(duì)尋址方式有什么優(yōu)點(diǎn)？ (1) 有效地縮短指令中表示目標(biāo)地址的字段的長(zhǎng)度； (2) 使得代碼在執(zhí)行時(shí)

21、與它被載入的位置無(wú)關(guān)。18. 在指令集格式的設(shè)計(jì)時(shí)，通?？蛇x擇哪幾種指令格式？   (1) 變長(zhǎng)編碼格式。這種編碼方式可以有效減少程序的目標(biāo)代碼大小。(2) 固定長(zhǎng)度編碼格式。這種編碼方式可以降低譯碼的復(fù)雜度，提高譯碼的性能。 (3) 混合型編碼格式。兼顧降低目標(biāo)代碼長(zhǎng)度和降低譯碼復(fù)雜度。19. DLX中有哪些寄存器？ （1）32個(gè)通用寄存器；（2）32個(gè)浮點(diǎn)寄存器；（3）一些特別的寄存器。20. DLX有哪幾種數(shù)據(jù)類型？ 多種長(zhǎng)度的整型數(shù)據(jù)和浮點(diǎn)數(shù)據(jù)。（1）整型數(shù)據(jù)：8位、16位和32位多種長(zhǎng)度。（2）浮點(diǎn)數(shù)據(jù)：32位單精度浮點(diǎn)數(shù)和64位雙精度浮點(diǎn)數(shù)。21. DLX采用哪幾種尋址方

22、式？ 寄存器尋址、立即值尋址、偏移尋址和寄存器間接尋址第三章 流水線技術(shù) 1. 流水技術(shù)有哪些特點(diǎn)？ （1）流水過(guò)程由多個(gè)相聯(lián)系的子過(guò)程組成，每個(gè)過(guò)程稱為流水線的“級(jí)”或“段”；（2）每個(gè)子過(guò)程由專用的功能段實(shí)現(xiàn)；（3）各個(gè)功能段所需時(shí)間應(yīng)盡量相等；（4）流水線需要有“通過(guò)時(shí)間”，在此之后流水過(guò)程才進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，每一個(gè)時(shí)鐘周期(拍)流出一個(gè)結(jié)果；（5）流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時(shí)序過(guò)程，只有在輸入端能連續(xù)地提供任務(wù)，流水線的效率才能充分發(fā)揮。2. 按照流水線所完成的功能來(lái)分，流水線可分為哪兩類？ （1）單功能流水線：只能完成一種固定功能的流水線。（2）多功能流水線：流水線的各段可以

23、進(jìn)行不同的連接，從而使流水線在不同的時(shí)間，或者在同一時(shí)間完成不同的功能。3. 按照同一時(shí)間內(nèi)各段之間的連接方式來(lái)分，流水線可分為哪兩類？ （1）靜態(tài)流水線：在同一時(shí)間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能的連接方式工作。（2）動(dòng)態(tài)流水線：在同一時(shí)間內(nèi)，當(dāng)某些段正在實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)算時(shí)，另一些段卻在實(shí)現(xiàn)另一種運(yùn)算。4. 按照流水的級(jí)別來(lái)分，流水線可分為哪三類？ （1）部件級(jí)流水線（運(yùn)算操作流水線）：把處理機(jī)的算術(shù)邏輯部件分段，以便為各種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行流水操作。（2）處理機(jī)級(jí)流水線（指令流水線）：把解釋指令的過(guò)程按照流水方式處理。（3）處理機(jī)間流水線（宏流水線）：由兩個(gè)以上的處理機(jī)串行地對(duì)同一數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，每

24、個(gè)處理機(jī)完成一項(xiàng)任務(wù)。5. 按照數(shù)據(jù)表示來(lái)分，流水線可分為哪兩類？ （1）標(biāo)量流水處理機(jī)：處理機(jī)不具有向量數(shù)據(jù)表示，僅對(duì)標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行流水處理。（2）向量流水處理機(jī)：處理機(jī)具有向量數(shù)據(jù)表示，并通過(guò)向量指令對(duì)向量的各元素進(jìn)行處理。6. 按照流水線中是否有反饋回路來(lái)分，流水線可分為哪兩類？ （1）線性流水線：流水線的各段串行連接，沒(méi)有反饋回路。（2）非線性流水線：流水線中除有串行連接的通路處，還有反饋回路。7. 一條DLX指令的執(zhí)行需要幾個(gè)時(shí)鐘周期？它們分別是什么？ 一條DLX指令的執(zhí)行需要5個(gè)時(shí)鐘周期。它們分別是：取指令周期（IF）、指令譯碼/讀寄存器周期（ID）、執(zhí)行/有效地址計(jì)算周期（EX）、

25、存儲(chǔ)器/分之完成周期（MEM）、寫回周期（WB）。8. DLX流水線寄存器的作用是什么？ 把數(shù)據(jù)和控制信息從一個(gè)流水段傳送到下一個(gè)流水段。9. 消除流水線的瓶頸段有哪些方法？ (1) 細(xì)分瓶頸段；(2) 重復(fù)設(shè)置瓶頸段。10. 評(píng)價(jià)流水線的性能指標(biāo)是什么？ (1) 吞吐率：指在單位時(shí)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。(2) 流水線的加速比：指m段流水線的速度與等功能的非流水線的速度之比。(3) 效率：指流水線的設(shè)備利用率。11. 流水線中有哪三種相關(guān)？各是什么原因造成的？ （1）結(jié)構(gòu)相關(guān)：當(dāng)硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求,而發(fā)生資源沖突時(shí),就發(fā)生了結(jié)構(gòu)相關(guān)。（2）數(shù)據(jù)相關(guān)：當(dāng)一條指

26、令需要用到前面指令的執(zhí)行結(jié)果，而這些指令均在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，就可能引起數(shù)據(jù)相關(guān)。（3）控制相關(guān)：當(dāng)流水線遇到分支指令和其它能夠改變PC值的指令時(shí)，就會(huì)發(fā)生控制相關(guān)。12. 解決流水線結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法有哪些？ （1）流水化功能單元；（2）資源重復(fù)；（3）暫停流水線。13. 為什么流水線設(shè)計(jì)者有時(shí)會(huì)允許結(jié)構(gòu)相關(guān)的存在？ 主要有兩個(gè)原因：一是為了減少硬件開銷，二是為了減少功能單元的延遲。14. 定向技術(shù)的主要思想是什么？ 在發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)，后面的指令并不是馬上就要用到前一條指令的計(jì)算結(jié)果。如果能夠?qū)⒂?jì)算結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到需要它的地方，就可以避免暫停。當(dāng)定向硬件檢測(cè)到前面某條指令的結(jié)果寄存器

27、就是當(dāng)前指令的源寄存器時(shí)，控制邏輯會(huì)將前面那條指令的結(jié)果直接從其產(chǎn)生的地方定向到當(dāng)前指令所需的位置。15. DLX流水線中所有數(shù)據(jù)相關(guān)都可以通過(guò)定向技術(shù)消除，而不需要暫停嗎？試舉例說(shuō)明。 DLX流水線中有需要暫停的數(shù)據(jù)相關(guān)。例：在下列指令序列中，需要在LW指令之后插入一個(gè)暫停周期，然后再用定向技術(shù)消除相關(guān)。LW R1 ， 0（R2）SUB R4 ， R1 ，R5AND R6 ， R1 ，R716根據(jù)指令對(duì)寄存器的讀寫順序，可將數(shù)據(jù)相關(guān)分為哪三種類型？ （1）寫后讀相關(guān)（2）寫后寫相關(guān)（3）讀后寫相關(guān)17解決流水線數(shù)據(jù)相關(guān)的方法有哪些？ （1）定向技術(shù)：在某條指令產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果之前，其他指令并不真

28、正需要該計(jì)算結(jié)果，如果將該計(jì)結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其他指令需要它的地方，就可以避免暫停。（2）暫停技術(shù)：設(shè)置一個(gè)“流水線互鎖”的功能部件，一旦流水線互鎖檢測(cè)到數(shù)據(jù)相關(guān)，流水線暫停執(zhí)行發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)指令后續(xù)的所有指令。直到該數(shù)據(jù)相關(guān)解決為止。（3）采用編譯器調(diào)度。 （4）重新組織代碼順序。18. 減少流水線處理分支指令時(shí)的暫停時(shí)鐘周期數(shù)有哪兩種途徑？ (1) 在流水線中盡早判斷出分支轉(zhuǎn)移是否成功；(2) 盡早計(jì)算出分支轉(zhuǎn)移成功時(shí)的PC值（即分支的目標(biāo)地址）。19. 在DLX基本流水線中可采用哪些靜態(tài)方法降低分支損失？ (1) 修改硬件：在ID段增加一個(gè)加法器，將計(jì)算分支目標(biāo)地址的操作移到ID段

29、完成。(2) 預(yù)測(cè)分支失敗的方法(3) 延遲分支方法20從編譯技術(shù)的角度，降低流水線分支損失的方法有哪些？ (1) 凍結(jié)或排空流水線的方法； (2) 預(yù)測(cè)分支失敗的方法； (3) 預(yù)測(cè)分支成功的方法；(4) 延遲分支方法。21. 預(yù)測(cè)分支失敗方法的主要思想是什么？ 當(dāng)流水線譯碼到一條分支指令時(shí)，流水線繼續(xù)取指令，并允許該分支指令后的指令繼續(xù)在流水線中流動(dòng)。當(dāng)流水線確定分支轉(zhuǎn)移成功與否以及分支的目標(biāo)地址之后，如果分支轉(zhuǎn)移成功，流水線必須將在分支指令之后取出的所有指令轉(zhuǎn)化為空操作，并在分支的目標(biāo)地址處重新取出有效的指令；如果分支轉(zhuǎn)移失敗，那么可以將分支指令看作是一條普通指令，流水線正常流動(dòng)，無(wú)需將

30、在分支指令之后取出的所有指令轉(zhuǎn)化為空操作。22. “延遲分支”方法的主要思想是什么？ 其主要思想是從邏輯上“延長(zhǎng)”分支指令的執(zhí)行時(shí)間。設(shè)延遲長(zhǎng)度為n的分支指令后面有n個(gè)分支延遲槽，選擇n條有效和有用的指令放入分支延遲槽中，無(wú)論分支成功與否，流水線都會(huì)執(zhí)行這些指令。處于分支延遲槽中的指令“掩蓋”了流水線原來(lái)所必須插入的暫停周期。23為了在分支延遲槽中填入有效指令，一般采用哪三種方法？ 從前調(diào)度、從目標(biāo)處調(diào)度、從失敗處調(diào)度24. 調(diào)度分支延遲指令的三種常用方法的特點(diǎn)和局限性是什么？ 25有哪幾種向量處理方式？它們對(duì)向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu)要求有何不同？ (1) 水平處理方式：不適合對(duì)向量進(jìn)行流水處理。 (

31、2) 垂直處理方式：適合對(duì)向量進(jìn)行流水處理，向量運(yùn)算指令的源/目向量都放在存儲(chǔ)器內(nèi)，使得流水線運(yùn)算部件的輸入、輸出端直接與存儲(chǔ)器相聯(lián)，構(gòu)成M-M型的運(yùn)算流水線。 (3) 分組處理方式：適合流水處理?？稍O(shè)長(zhǎng)度為n的向量寄存器，使每組向量運(yùn)算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運(yùn)算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成R-R型運(yùn)算流水線。26什么是向量鏈接技術(shù)？ 當(dāng)兩條向量指令出現(xiàn)“寫后讀”相關(guān)時(shí)，若它們不存在功能部件沖突和向量寄存器(源或目的)沖突，就有可能把它們所用的功能部件頭尾相接，形成一個(gè)鏈接流水線，進(jìn)行流水處理。27. 衡量向量處理機(jī)性能的主要參數(shù)有哪些？ (1) 向量指令的處理時(shí)間(

32、2) 峰值性能：向量長(zhǎng)度為無(wú)窮大時(shí)，向量處理機(jī)的最高性能。(3) 半性能向量長(zhǎng)度：向量處理機(jī)的性能為其峰值性能一半時(shí)所需的向量長(zhǎng)度。(4) 向量長(zhǎng)度臨界值：對(duì)同一段程序代碼而言，向量方式的處理速度優(yōu)于標(biāo)量串行方式處理速度時(shí)所需的最小向量長(zhǎng)度。第五章 存儲(chǔ)層次  1. 單級(jí)存儲(chǔ)器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法來(lái)解決？ 主要矛盾：(1) 速度越快，每位價(jià)格就越高； (2) 容量越大，每位價(jià)格就越低； (3) 容量越大，速度越慢。采取多級(jí)存儲(chǔ)層次方法來(lái)解決。2. 評(píng)價(jià)存儲(chǔ)層次的主要參數(shù)有哪些？ 存儲(chǔ)層次的平均每位價(jià)格、命中率或失效率、平均訪問(wèn)時(shí)間3. “Cache主存”和“主存輔存”層

33、次的主要區(qū)別是什么？ 4. 在存儲(chǔ)層次中應(yīng)解決哪四個(gè)問(wèn)題？ （1）映象規(guī)則：當(dāng)把一個(gè)塊調(diào)入高一層存儲(chǔ)器時(shí)，可以放到哪些位置上? （2）查找算法：當(dāng)所要訪問(wèn)的塊在高一層存儲(chǔ)器中時(shí)，如何找到該塊? （3）替換算法：當(dāng)發(fā)生失效時(shí)，應(yīng)替換哪一塊? （4）寫策略：當(dāng)進(jìn)行寫訪問(wèn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行哪些操作？ 5. 地址映象方法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ （1）全相聯(lián)映象。實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制復(fù)雜，代價(jià)高，速度慢。Cache空間的利用率較高，塊沖突概率較低，因而Cache的失效率也低。（2）直接映象。實(shí)現(xiàn)查找的機(jī)制簡(jiǎn)單，速度快。Cache空間的利用率較低，塊沖突概率較高，因而Cache的失效率也高。（3）組相聯(lián)映象。組

34、相聯(lián)是直接映象和全相聯(lián)的一種折衷。6. 組相聯(lián)Cache比相同容量的直接映象Cache的失效率低。由此是否可以得出結(jié)論：采用組相聯(lián)Cache一定能帶來(lái)性能上的提高？為什么？ 不一定。因?yàn)榻M相聯(lián)命中率的提高是以增加命中時(shí)間為代價(jià)的，組相聯(lián)需要增加多路選擇開關(guān)。7. Cache中，有哪兩種實(shí)現(xiàn)并行查找的方法？ （1）用相聯(lián)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)； （2）用單體多字存儲(chǔ)器和比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。8. 替換算法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ （1）隨機(jī)法。簡(jiǎn)單、易于用硬件實(shí)現(xiàn)，但這種方法沒(méi)有考慮Cache塊過(guò)去被使用的情況，反映不了程序的局部性，所以其失效率比LRU的高。（2）先進(jìn)先出法。容易實(shí)現(xiàn)。它雖然利用了同一組中各

35、塊進(jìn)入Cache的順序這一“歷史”信息，但還是不能正確地反映程序的局部性。（3）最近最少使用法LRU。 失效率最低。但是LRU比較復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)比較困難。9. 寫策略主要有哪兩種？它們各有什么優(yōu)點(diǎn)？ (1) 寫直達(dá)法。 易于實(shí)現(xiàn)，而且下一級(jí)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)總是最新的。(2) 寫回法。速度快，寫操作能以Cache存儲(chǔ)器的速度進(jìn)行。而且對(duì)于同一單元的多個(gè)寫最后只需一次寫回下一級(jí)存儲(chǔ)器，有些“寫”只到達(dá)Cache，不到達(dá)主存，因而所使用的存儲(chǔ)器頻帶較低。10. 在寫回法中，可采用什么方法減少在替換時(shí)塊的寫回？ 常采用“污染位”標(biāo)志。即為Cache中的每一塊設(shè)置一個(gè)“污染位”（設(shè)在與該塊相應(yīng)的目錄表項(xiàng)中

36、），用于指出該塊是“臟”的（被修改過(guò)）還是干凈的（沒(méi)被修改過(guò)）。替換時(shí)，若被替換的塊是干凈的，則不必寫回下一級(jí)存儲(chǔ)器，因?yàn)檫@時(shí)下一級(jí)存儲(chǔ)器中相應(yīng)塊的內(nèi)容與Cache中的一致。11. 當(dāng)發(fā)生Cache寫失效時(shí)，是否調(diào)入相應(yīng)的塊，有哪兩種選擇？ 按寫分配法：寫失效時(shí)，先把所寫單元所在的塊調(diào)入Cache，然后再進(jìn)行寫入。這種方法也稱為寫時(shí)取方法。不按寫分配法：寫失效時(shí)，直接寫入下一級(jí)存儲(chǔ)器而不將相應(yīng)的塊調(diào)入Cache。這種方法也稱為繞寫法。12. 按照Cache產(chǎn)生失效的原因不同，可以把失效分為哪三類？ 強(qiáng)制性失效、容量失效、沖突失效13. 3C失效與Cache的相聯(lián)度、容量有什么樣的關(guān)系？ 相聯(lián)度

37、越高，沖突失效就越少； 強(qiáng)制性失效和容量失效不受相聯(lián)度的影響； 強(qiáng)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； 2:1的Cache經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：大小為N的直接映象Cache的失效率約等于大小為N/2的兩路組相聯(lián)Cache的失效率。14. 增加Cache塊大小一定會(huì)降低失效率嗎？ 不一定。對(duì)于給定的Cache容量，當(dāng)塊大小增加時(shí)，失效率開始是下降，后來(lái)反而上升了。主要因?yàn)樵黾訅K大小會(huì)產(chǎn)生雙重作用。一方面它減少了強(qiáng)制性失效；另一方面，可能會(huì)增加沖突失效。15偽相聯(lián)的基本思想是什么？ 采用這種方法時(shí)，在命中情況下，訪問(wèn)Cache的過(guò)程和直接映象Cache中的情況相同；而發(fā)生失效時(shí)

38、，在訪問(wèn)下一級(jí)存儲(chǔ)器之前，會(huì)先檢查Cache另一個(gè)位置（塊），看是否匹配。確定這個(gè)另一塊的一種簡(jiǎn)單的方法是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(duì)應(yīng)塊。如果這一塊的標(biāo)識(shí)匹配，則稱發(fā)生了偽命中。否則，就只好訪問(wèn)下一級(jí)存儲(chǔ)器。16偽相聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 偽相聯(lián)既能獲得多路組相聯(lián)Cache的低失效率又能保持直接映象Cache的命中速度。17. 降低Cache失效率有哪些方法？ 增加Cache塊大小、提高相聯(lián)度、Victim Cache、偽相聯(lián)Cache、硬件預(yù)取技術(shù)、由編譯器控制的預(yù)取、編譯器優(yōu)化18. 減少Cache失效開銷有哪些方法？(1) 讓讀失效優(yōu)先于寫； (2) 子塊放置技

39、術(shù)；(3)請(qǐng)求字處理技術(shù)； (4) 非阻塞Cache或非鎖定Cache技術(shù)；(5) 采用二級(jí)Cache。19. 子塊放置技術(shù)的基本思想是什么？ 把一個(gè)Cache塊劃分為若干個(gè)小塊，稱之為子塊。為每一個(gè)子塊賦一位有效位，用于說(shuō)明該子塊中的數(shù)據(jù)是否有效。訪問(wèn)Cache時(shí)，進(jìn)行標(biāo)識(shí)匹配比較，并檢查該字所在子塊的有效位是否為“1”。失效時(shí)只需從下一級(jí)存儲(chǔ)器調(diào)入一個(gè)子塊。這樣，一個(gè)Cache中就有可能有的子塊有效，有的子塊無(wú)效。20. 請(qǐng)求字處理技術(shù)有哪兩種具體的實(shí)現(xiàn)方法？ 盡早重啟動(dòng)： 在請(qǐng)求字沒(méi)有到達(dá)時(shí)，CPU處于等待狀態(tài)。一旦請(qǐng)求字到達(dá)，就立即發(fā)送給CPU，讓等待的CPU盡早重啟動(dòng)，繼續(xù)執(zhí)行 請(qǐng)求

40、字優(yōu)先： 調(diào)塊時(shí)，首先向存儲(chǔ)器請(qǐng)求CPU所要的請(qǐng)求字。請(qǐng)求字一旦到達(dá)，就立刻送往CPU，讓CPU繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)從存儲(chǔ)器調(diào)入該塊的其余部分。請(qǐng)求字優(yōu)先也稱為回繞讀取或關(guān)鍵字優(yōu)先。21. 采用二級(jí)Cache的基本思想是什么？ 通過(guò)在原有Cache和存儲(chǔ)器之間增加另一級(jí)Cache，構(gòu)成兩級(jí)Cache。把第一級(jí)Cache做得足夠小，使其速度和快速CPU的時(shí)鐘周期相匹配，而把第二級(jí)Cache做得足夠大，使它能捕獲更多本來(lái)需要到主存去的訪問(wèn)，從而降低實(shí)際失效開銷。22. 采用容量小且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的Cache有什么好處？ （1）可以有效地提高Cache的訪問(wèn)速度。因?yàn)橛布胶?jiǎn)單，速度就越快。小容量Cache可以

41、實(shí)現(xiàn)快速標(biāo)識(shí)檢測(cè)，對(duì)減少命中時(shí)間有益。（2）Cache足夠小，可以與處理器做在同一芯片上，以避免因芯片外訪問(wèn)而增加時(shí)間開銷。 （3）保持Cache結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可采用直接映象Cache。直接映象Cache的主要優(yōu)點(diǎn)是可以讓標(biāo)識(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳送重疊進(jìn)行，這樣可以有效地減少命中時(shí)間。23. “虛擬索引物理標(biāo)識(shí)” Cache的基本思想是什么？ 直接用虛地址中的頁(yè)內(nèi)位移（頁(yè)內(nèi)位移在虛實(shí)地址的變換中保持不變）作為訪問(wèn)Cache的索引，但標(biāo)識(shí)卻是物理地址。CPU發(fā)出訪存請(qǐng)求后，在進(jìn)行虛實(shí)地址變換的同時(shí)，可并行進(jìn)行標(biāo)識(shí)的讀取。在完成地址變換之后，再把得到的物理地址與標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較。第六章 輸入/輸出系統(tǒng) 1

42、. 評(píng)價(jià)I/O系統(tǒng)性能的參數(shù)主要有哪些？ (1) 連接特性（哪些I/O設(shè)備可以和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接）；(2) I/O系統(tǒng)容量（I/O系統(tǒng)可以容納的I/O設(shè)備數(shù)）；(3) 響應(yīng)時(shí)間；(3) 吞吐量。2. 外部存儲(chǔ)設(shè)備有哪些相似之處？ （1）記錄原理類似；（2）作為計(jì)算機(jī)部件，均包括磁、光、電等記錄機(jī)構(gòu)、精密機(jī)械和馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；（3）作為存儲(chǔ)設(shè)備，它們都包括控制器及接口邏輯；（4）均采用了自同步技術(shù)、定位和校正技術(shù)以及相似的讀寫系統(tǒng)。3. 磁盤始終占據(jù)著后備存儲(chǔ)器的主宰地位，原因主要有哪兩個(gè)？ （1）磁盤一直是虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，執(zhí)行程序時(shí)，磁盤用作為交換緩沖區(qū)。（2）關(guān)機(jī)時(shí)，磁盤作為操作系

43、統(tǒng)和所有應(yīng)用程序的非易失性的駐留介質(zhì)。4. 反映磁盤性能的主要參數(shù)有哪幾個(gè)？ 磁盤訪問(wèn)時(shí)間：磁盤訪問(wèn)時(shí)間 = 尋道時(shí)間 + 旋轉(zhuǎn)時(shí)間 + 傳輸時(shí)間 + 控制器開銷磁盤容量：磁盤可以記錄的信息量。磁盤數(shù)據(jù)傳輸率：可分為外部傳輸率和內(nèi)部傳輸率兩種。5. 將多臺(tái)光盤機(jī)組合在一起有哪三種結(jié)構(gòu)？ 光盤塔（CD-ROM Tower）、光盤庫(kù)（Jukebox）和光盤陣列（CD-ROM Array）6. 自動(dòng)磁帶庫(kù)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)換帶，加載速度快，單位數(shù)據(jù)的價(jià)格低。并且，可以通過(guò)加大規(guī)模，以達(dá)到進(jìn)一步降低成本的目的。缺點(diǎn)：帶寬比較低，可靠性差。7. 根據(jù)故障產(chǎn)生的原因，將故障分為哪幾種？ （1）硬件

44、故障：設(shè)備失效產(chǎn)生的故障；（2）設(shè)計(jì)故障：大部分的這種故障由軟件引起，小部分由硬件引起；（3）操作故障：由于用戶操作的失誤引起的故障；（4）環(huán)境故障：由于火災(zāi)、洪水、地震等引起的故障。8. 按照故障出現(xiàn)的周期，將故障分為哪幾種？ 暫時(shí)性故障：只持續(xù)有限的時(shí)間，并且以后不會(huì)出現(xiàn)。間歇性故障：故障的出現(xiàn)具有間歇性。永久性故障：故障總會(huì)出現(xiàn)，并不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的流逝而消失。9. 反映存儲(chǔ)外設(shè)可靠性能的參數(shù)有哪些？ 可靠性：系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始一直提供服務(wù)的能力?？捎眯裕合到y(tǒng)正常工作時(shí)間在連續(xù)兩次正常服務(wù)間隔時(shí)間中所占的比率?？尚判裕悍?wù)的質(zhì)量，即在多大程度上可以合理地認(rèn)為服務(wù)是可靠的。10. 故障、錯(cuò)誤和

45、失效之間存在著什么樣的關(guān)系？ （1）一個(gè)故障可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或者多個(gè)錯(cuò)誤；（2）錯(cuò)誤通常具有以下特性：·錯(cuò)誤具有兩種狀態(tài)：潛在狀態(tài)和有效狀態(tài)，并且會(huì)相互轉(zhuǎn)換；·潛在的錯(cuò)誤可能通過(guò)激活而有效；·有效錯(cuò)誤的影響可以從一個(gè)部件傳送到另外一個(gè)部件，產(chǎn)生新的錯(cuò)誤。（3）如果錯(cuò)誤影響到部件正常的服務(wù)時(shí)，部件就發(fā)生了失效；（4）系統(tǒng)中的所有部件的故障、錯(cuò)誤和失效均存在這樣的關(guān)系。11. 盤陣列有哪些分級(jí)？ (1) RAID0。亦稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤上，無(wú)冗余信息。(2) RAID1。鏡像盤，使用雙備份磁盤。(3) RAID2。位交叉式海明編碼陣列。 (4) RAID3

46、。位交叉奇偶校驗(yàn)盤陣列。即數(shù)據(jù)以位或字節(jié)交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗(yàn)信息存儲(chǔ)在一臺(tái)專用盤上。(5) RAID4。專用奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取盤陣列。即數(shù)據(jù)以塊(塊大小可變)交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗(yàn)信息存在一臺(tái)專用盤上。(6) RAID5。塊交叉分布式奇偶校驗(yàn)盤陣列。即數(shù)據(jù)以塊交叉的方式存于各盤，冗余的奇偶校驗(yàn)信息均勻地分布在所有磁盤上。(7) RAID6。雙維奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取盤陣列。可容忍雙盤出錯(cuò)。(8)RAID7。是采用Cache和異步技術(shù)的RAID6，使響應(yīng)速度和傳輸速率有了較大提高。12. 通道分為哪三種類型？它們分別適合為哪種外圍設(shè)備服務(wù)？ （1）字節(jié)多路通道。一種簡(jiǎn)單的共享通

47、道，主要為多臺(tái)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(tái)高速外圍設(shè)備服務(wù)。13. 通道的主要功能有哪些？ (1) 接受CPU發(fā)來(lái)的I/O指令，根據(jù)指令要求選擇一臺(tái)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(duì)通道指令進(jìn)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) 給出外圍設(shè)備的有關(guān)地址，即進(jìn)行讀寫操作的數(shù)據(jù)所在的位置。 (4) 給出主存緩沖區(qū)的首地址，這個(gè)緩沖區(qū)用來(lái)暫時(shí)存放從外圍設(shè)備上輸入的數(shù)據(jù)，或者暫時(shí)存放將要輸出到外圍設(shè)備中去的數(shù)據(jù)。(5) 控制外圍設(shè)備與主存緩沖區(qū)之間數(shù)據(jù)交換的

48、個(gè)數(shù)，對(duì)交換的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并判斷數(shù)據(jù)傳送工作是否結(jié)束。 (6) 指定傳送工作結(jié)束時(shí)要進(jìn)行的操作。 (7) 檢查外圍設(shè)備的工作狀態(tài)是正?；蚬收?。根據(jù)需要將設(shè)備的狀態(tài)信息送往主存指定單元保存。 (8) 在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中完成必要的格式變換。14. 通道完成一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕^(guò)程？ (1) 在用戶程序中使用訪管指令進(jìn)入管理程序，由CPU通過(guò)管理程序組織一個(gè)通道程序，并啟動(dòng)通道。 (2) 通道處理機(jī)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。 (3) 通道程序結(jié)束后向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求。CPU響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求后，第二次進(jìn)入操作系統(tǒng)，調(diào)用管理程序?qū)/O中斷請(qǐng)求進(jìn)行處理。第七章 多處理機(jī)&

49、#160;1. Flynn分類法是根據(jù)什么對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類的？將計(jì)算機(jī)分成哪幾類？ Flynn分類法，根據(jù)計(jì)算機(jī)中指令和數(shù)據(jù)的并行狀況把計(jì)算機(jī)分成： （1）單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）；（2）單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）；（3）多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）；（4）多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD）。2. 根據(jù)多處理機(jī)系統(tǒng)中處理器個(gè)數(shù)的多少，可把現(xiàn)有的MIMD機(jī)器分為哪兩類？ 根據(jù)多處理機(jī)系統(tǒng)中處理器個(gè)數(shù)的多少，把現(xiàn)有的MIMD機(jī)器分為：第一類為集中式共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；第二類為分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；每一類代表了一種存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和互連策略。3. 在分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的機(jī)器中，將存儲(chǔ)器分布到各結(jié)點(diǎn)有什么好處？ 將

50、存儲(chǔ)器分布到各結(jié)點(diǎn)有兩個(gè)好處：第一，如果大多數(shù)的訪問(wèn)是針對(duì)本結(jié)點(diǎn)的局部存儲(chǔ)器，則可降低對(duì)存儲(chǔ)器和互連網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求；第二，對(duì)局部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)延遲低。分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)最主要的缺點(diǎn)是處理器之間的通信較為復(fù)雜，且各處理器之間訪問(wèn)延遲較大。4. 在分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的機(jī)器中，目前有哪兩種存儲(chǔ)器地址空間的組織方案？ (1) 第一種方案：物理上分離的多個(gè)存儲(chǔ)器作為一個(gè)邏輯上共享的存儲(chǔ)空間進(jìn)行編址。(2) 第二種方案：整個(gè)地址空間由多個(gè)獨(dú)立的地址空間構(gòu)成，它們?cè)谶壿嬌弦彩仟?dú)立的，遠(yuǎn)程的處理器不能對(duì)其直接尋址。5. 在分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的機(jī)器中，對(duì)應(yīng)于兩種地址空間的組織方案，分別有哪兩種通信機(jī)制？它們是怎么實(shí)現(xiàn)的

51、？ (1)共享地址空間的機(jī)器：可利用oad和tore指令中的地址隱含地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因而可稱為共享存儲(chǔ)器機(jī)器。(2) 多個(gè)地址空間的機(jī)器：根據(jù)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過(guò)傳遞消息來(lái)請(qǐng)求某些服務(wù)或傳輸數(shù)據(jù)，從而完成通信。因而這種機(jī)器常稱為消息傳遞機(jī)器。6. 用哪三個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)來(lái)衡量通信機(jī)制的性能？ 通信帶寬：理想狀態(tài)下的通信帶寬受限于處理器、存儲(chǔ)器和互連網(wǎng)絡(luò)的帶寬。通信延遲：通信延遲發(fā)送開銷跨越時(shí)間傳輸延遲接收開銷通訊延遲的隱藏：如何才能較好地將通信和計(jì)算或多次通信之間重疊起來(lái)。 7. 共享存儲(chǔ)器通信機(jī)制主要有哪些優(yōu)點(diǎn)？ (1) 與常用的集中式多處理機(jī)使用的通信機(jī)制兼容。 (2) 當(dāng)處理器通信方式復(fù)雜或程序執(zhí)行動(dòng)態(tài)變化時(shí)，易于編程；同時(shí)在簡(jiǎn)化編譯器設(shè)計(jì)方面占有優(yōu)勢(shì)。 (3) 當(dāng)通信數(shù)據(jù)較小時(shí)，通信開銷較低，帶寬利用較好。(4) 通過(guò)硬件控制的Cache減少了遠(yuǎn)程通信的頻度，減少了通信延遲以及對(duì)共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)沖突。8. 消息傳