2013自考《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》課程大綱說(shuō)明

1、僅供個(gè)人參考（一）課程內(nèi)容1 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)For personal use only in study and research; not for commercial use2 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)3 .軟硬件的取舍與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路For personal use only in study and research; not for commercial use4 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮解決軟件的可移植性5 .應(yīng)用與器件的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響6 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章著眼于建立和掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)具備的基本知識(shí)和概

2、念，為進(jìn)一步深入 學(xué)習(xí)后續(xù)各章打好基礎(chǔ)?？偟囊笫牵豪斫庖粋€(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可被看成是由多個(gè)機(jī)器級(jí)構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)的概念，知道層次的劃分。掌握結(jié)構(gòu)、組成、實(shí)現(xiàn)三者的定義及包含方面，能對(duì)透明性作出正確的判斷。掌握計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的三種思路，各自的優(yōu)缺點(diǎn)，理解從中間向兩邊設(shè)計(jì)”的思路是最好的。理解軟、硬件功能分配的原則。掌握實(shí)現(xiàn)軟件移植的途徑、方法、適用場(chǎng)合、 問(wèn)題及對(duì)策。了解應(yīng)用和器件的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。掌握并行性概念與計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展、并行性結(jié)構(gòu)的分類(lèi)。了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)。重點(diǎn)為結(jié)構(gòu)、組成設(shè)計(jì)研究的方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，軟件的可移植性途徑, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的并行性。難點(diǎn)為透明性

3、分析。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。1.1 現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分成哪幾級(jí)，它們的相對(duì)位置。1.2 各機(jī)器級(jí)的實(shí)現(xiàn)所用的翻譯或解釋技術(shù)。1.3 層次結(jié)構(gòu)概念對(duì)推動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的作用。2 .計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義和研究方面。2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是軟、硬件主要交界面的概念。2.3 計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的定義和研究方面。2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)的相互影響。2.5 透明性的概念，對(duì)具體問(wèn)題能給出是否應(yīng)透明的正確選擇。3 .軟、硬件取舍與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。3.1 軟、硬件實(shí)現(xiàn)的

4、優(yōu)缺點(diǎn)。3.2 軟、硬件取舍的基本原則。3.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的上往下”和的下往上”設(shè)計(jì)的方法和問(wèn)題。3.4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的中間開(kāi)始”設(shè)計(jì)的方法和優(yōu)點(diǎn)。4 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮解決軟件的可移植性，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。4.1 軟件的可移植性定義、實(shí)現(xiàn)途徑，并理解解決好軟件可移植的必要性。4.2 采用統(tǒng)一高級(jí)語(yǔ)言途徑的方法、適用場(chǎng)合、存在問(wèn)題和應(yīng)采用的策略。4.3 采用系列機(jī)途徑的辦法、適用場(chǎng)合、好處、問(wèn)題和應(yīng)采用的策略。4.4 軟件向前、向后、向下、向上兼容的定義，系列機(jī)對(duì)軟件兼容的要求。4.5 正確判斷系列機(jī)中發(fā)展新型號(hào)機(jī)器的作法是否可取。4.6 采用模擬與仿真途徑的方法、適用場(chǎng)合、優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題以及

5、應(yīng)采用的策略。4.7 對(duì)各種軟件移植手段的綜述。5 .應(yīng)用與器件的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。5.1 明白非用戶(hù)片、現(xiàn)場(chǎng)片和用戶(hù)片的定義。5.2 器件發(fā)展是推動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成前進(jìn)的關(guān)鍵因素。5.3 器件發(fā)展是如何改變邏輯設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法的。6 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)，要求達(dá)到識(shí)記層次。6.1 并行性定義，并行性的二重含義和開(kāi)發(fā)并行性的三種途徑。6.2 各種并行性等級(jí)的劃分和并行性高低的順序。6.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沿三種不同的并行性發(fā)展途徑開(kāi)發(fā)出的多機(jī)系統(tǒng)類(lèi)型與特點(diǎn)。6.4 耦合度概念。6.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)弗林分類(lèi)法。第2章數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)（一）課程內(nèi)容1 .數(shù)據(jù)表示2

6、 .尋址方式3 .指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)4 .按CISC方向發(fā)展和改進(jìn)指令系統(tǒng)5 .按RISC方向發(fā)展和改進(jìn)指令系統(tǒng)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章從數(shù)據(jù)表示、尋址方式、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改進(jìn)等幾方面分析應(yīng)如何合理分配軟、 硬件功能，給程序設(shè)計(jì)者提供好的機(jī)器級(jí)界面。在保持高級(jí)語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言、操作系統(tǒng) 與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)環(huán)境與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)義差距前提下，怎樣改 進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縮小語(yǔ)義差距。總的要求是：理解數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。掌握引入和發(fā)展數(shù)據(jù)表示的標(biāo)準(zhǔn)。理 解自定義、堆棧、向量三種高級(jí)數(shù)據(jù)表示的內(nèi)涵。掌握浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值大小和尾數(shù)下溢處 理方法的分析。理解基址尋址和變址尋址的不同，靜

7、態(tài)再定位與動(dòng)態(tài)再定位技術(shù)的不同。 理解信息在存儲(chǔ)器按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的概念。熟練掌握有哈夫曼壓縮思想的擴(kuò)展操作碼編碼。 掌握指令格式優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。掌握按增強(qiáng)指令功能發(fā)展與改進(jìn)指令系統(tǒng)的目的、方法和 途徑。理解精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（ RISC）的思想，掌握 RISC結(jié)構(gòu)所采用的基本技術(shù)。重點(diǎn)是浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值的選擇和下溢處理，自定義數(shù)據(jù)表示，再定位技術(shù)，信息按整數(shù)邊界存儲(chǔ)，操作碼優(yōu)化，指令字格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，指令系統(tǒng)改進(jìn)途徑，RISC思想及所采用的基本技術(shù)。難點(diǎn)是浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值選擇，指令字格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .數(shù)據(jù)表示，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。1.1 數(shù)據(jù)表示的定義，數(shù)據(jù)表示與數(shù)

8、據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。1.2 引入數(shù)據(jù)表示的原則。1.3 標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示與數(shù)據(jù)描述符的差別。1.4 堆棧機(jī)器（堆棧數(shù)據(jù)表示）和向量數(shù)據(jù)表示的基本特征。1.5 浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值大小的利與弊，能熟練計(jì)算尾基不同大小時(shí)浮點(diǎn)數(shù)的可表示值范圍 和可表示數(shù)個(gè)數(shù)等參數(shù)。1.6 綜述和比較四種尾數(shù)下溢處理的方法、誤差特性分析、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。1.7 查表舍入法填下溢處理表的原則，并能進(jìn)行具體填表。2 .尋址方式，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。2.1 尋址方式的三種面向，邏輯地址和物理地址的含義。2.2 尋址方式在指令中的二種不同的指明方式，優(yōu)缺點(diǎn)。2.3 程序的靜態(tài)再定位和動(dòng)態(tài)再定位的含義和實(shí)現(xiàn)辦法。2.4

9、 信息在內(nèi)存中按整數(shù)邊界存儲(chǔ)的含義、編址要求、存在問(wèn)題和適用場(chǎng)合。3 .指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。3.1 指令格式優(yōu)化的含義。3.2 哈夫曼編碼、優(yōu)化的擴(kuò)展操作碼編碼的產(chǎn)生，并能求出其平均碼長(zhǎng)。3.3 擴(kuò)展操作碼中短碼不能是長(zhǎng)碼的前綴的概念。3.4 歸納綜述出指令格式優(yōu)化設(shè)計(jì)可采用的各種措施。3.5 根據(jù)指令設(shè)計(jì)全部要求設(shè)計(jì)出優(yōu)化的指令格式。4 .按CISC方向發(fā)展和改進(jìn)指令系統(tǒng)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。4.1 面向目標(biāo)程序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)指令系統(tǒng)的目標(biāo)和思路。4.2 面向高級(jí)語(yǔ)言?xún)?yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)指令系統(tǒng)的目標(biāo)和思路。4.3 高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器的定義和二種形式，理解其為什么難以得到發(fā)展。4.4 面

10、向操作系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)指令系統(tǒng)的目標(biāo)和思路。5 .按RISC方向發(fā)展和改進(jìn)指令系統(tǒng)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。5.1 CISC存在的問(wèn)題和 RISC的優(yōu)點(diǎn)。5.2 設(shè)計(jì)RISC機(jī)器的一般原則。5.3 設(shè)計(jì)RISC機(jī)器的基本技術(shù)。第3章 總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)(-)課程內(nèi)容1 .輸入輸出系統(tǒng)的基本概念2 .總線設(shè)計(jì)3 .中斷系統(tǒng)4 .通道處理機(jī)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章集中介紹總線、中斷、通道處理機(jī)的設(shè)計(jì)?？偟囊笫牵赫莆湛偩€的類(lèi)型、控制方式、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)寬度和總線線數(shù)等設(shè)計(jì)的 各種方案、優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合。理解中斷源為什么要分成類(lèi)和分成級(jí)。掌握通過(guò)改設(shè)中斷 級(jí)屏蔽位的狀態(tài)達(dá)到所希望的中斷處理次序的做法

11、。熟練掌握畫(huà)中斷處理過(guò)程圖。了解中 斷系統(tǒng)的軟、硬件分配原則。掌握通道方式進(jìn)行輸入輸出的過(guò)程。掌握通道的流量設(shè)計(jì)。 掌握畫(huà)字節(jié)通道響應(yīng)和處理各設(shè)備請(qǐng)求的時(shí)空?qǐng)D。重點(diǎn)是：總線控制方式，中斷響應(yīng)次序和中斷處理次序的實(shí)現(xiàn)，通道流量設(shè)計(jì)。難點(diǎn) 是：畫(huà)中斷處理過(guò)程的示意圖，通道的流量設(shè)計(jì)，畫(huà)通道響應(yīng)和處理各設(shè)備請(qǐng)求的時(shí)空?qǐng)D。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .輸入輸出系統(tǒng)的基本概念，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。1.1 高性能多用戶(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，I/O系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)面向操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念。1.2 I/O系統(tǒng)三種方式，I/O處理機(jī)的二種形式。2 .總線設(shè)計(jì)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。2.1 專(zhuān)用和非專(zhuān)用總線的定義、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。2

12、.2 非專(zhuān)用總線中三種總線控制方式的總線分配過(guò)程，優(yōu)缺點(diǎn)，所增加的控制線線數(shù)。2.3 同步與異步通訊控制方式的通訊過(guò)程，優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。2.4 數(shù)據(jù)寬度的定義、分類(lèi)和優(yōu)缺點(diǎn)。知道數(shù)據(jù)寬度與數(shù)據(jù)通路寬度的不同。2.5 減少總線線數(shù)的辦法。3 .中斷系統(tǒng)，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。3.1 中斷分類(lèi)和分級(jí)的目的，一般分哪幾類(lèi)、哪幾級(jí)。3.2 設(shè)中斷級(jí)屏蔽位的作用及中斷嵌套的原則。北京字畫(huà)網(wǎng)北京高仿字畫(huà)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)收售名人字畫(huà)、組織名家筆會(huì)，有實(shí)體店!3.3 按中斷處理要求的次序設(shè)置好中斷級(jí)屏蔽位的狀態(tài)，能正確畫(huà)出發(fā)生各種中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU的程序執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)切的過(guò)程圖。3.4 中斷系統(tǒng)軟、硬件功能分配的基本點(diǎn)。

13、4 .通道處理機(jī)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。4.1 通道方式的輸入輸出過(guò)程。4.2 通道的三種類(lèi)型，相應(yīng)所用的數(shù)據(jù)寬度及適用場(chǎng)合。4.3 通道的極限流量計(jì)算，外設(shè)對(duì)通道要求的流量計(jì)算。4.4 計(jì)算I/O系統(tǒng)的流量。4.5 帶多臺(tái)外設(shè)的字節(jié)多路通道，進(jìn)行流量計(jì)算、通道工作周期設(shè)計(jì)，畫(huà)通道響應(yīng)和處理各臺(tái)外設(shè)請(qǐng)求時(shí)刻的時(shí)空?qǐng)D，這部分要求達(dá)到簡(jiǎn)單應(yīng)用層次。第4章存儲(chǔ)體系（-）課程內(nèi)容1 .存儲(chǔ)體系概念與并行主存系統(tǒng)2 .虛擬存儲(chǔ)器3 .高速緩沖（Cache）存儲(chǔ)器（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章介紹并行主存、虛擬存儲(chǔ)器、Cache存儲(chǔ)器的原理、實(shí)現(xiàn)、性能分析及軟、硬件功能分配?？偟囊笫牵豪斫獍l(fā)展存儲(chǔ)體系的理由和依據(jù)

14、，存儲(chǔ)體系的二個(gè)分支，主存模m多體交叉提高頻寬的可能性、局限性及發(fā)展存儲(chǔ)體系的必要性。掌握三種虛擬存儲(chǔ)管理方式的 原理、映象表機(jī)構(gòu)、地址變換過(guò)程及優(yōu)缺點(diǎn)。熟練掌握頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的地址映象和變換、 替換算法，掌握其性能分析，了解其實(shí)現(xiàn)中的問(wèn)題。掌握Cache存儲(chǔ)器的地址全相聯(lián)、直接和組相聯(lián)的映象規(guī)則及虛實(shí)地址變換過(guò)程。熟練掌握其中組相聯(lián)映象的塊替換。了解CacheLRU替換算法的硬件實(shí)現(xiàn)。掌握 Cache透明性中所涉及的各種算法及影響Cache性能的因素。重點(diǎn)是：頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器映象及 LRU、FIFO、OPT法替換的過(guò)程模擬，LRU法的堆 棧處理過(guò)程，Cache組相聯(lián)的地址映象和 LRU塊替換，

15、虛擬存儲(chǔ)器、 Cache存儲(chǔ)器的性能 分析。難點(diǎn)是組相聯(lián)的映象及替換算法模擬。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .存儲(chǔ)體系概念與并行主存系統(tǒng)，要求達(dá)到簡(jiǎn)單應(yīng)用層次。1.1 存儲(chǔ)體系的概念、分支以及依據(jù)于程序存在局部性的原理。1.2 有關(guān)存儲(chǔ)體系的參數(shù)。1.3 并行主存系統(tǒng)各種組織形式，掌握頻寬的分析與計(jì)算。2 .虛擬存儲(chǔ)器，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。2.1 三種虛存管理方式的原理、地址映象規(guī)則、映象表組織、地址變換過(guò)程及優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題。2.2 段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器由虛地址計(jì)算實(shí)主存地址的方法，給出映象表內(nèi)容計(jì)算出主存實(shí)地址，能判斷是否出現(xiàn)段失效、頁(yè)失效或保護(hù)失效。2.3 頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的虛、實(shí)地址字段對(duì)應(yīng)關(guān)系

16、、地址映象規(guī)則，會(huì)由虛地址查映象表 計(jì)算出實(shí)主存地址，或判斷是否發(fā)生頁(yè)失效。2.4 采用FIFO、LRU、OPT法進(jìn)行頁(yè)面替換時(shí)的過(guò)程模擬，并會(huì)計(jì)算其命中率。2.5 堆棧型替換算法的定義，LRU替換算法的堆棧模擬過(guò)程，計(jì)算出不同實(shí)頁(yè)數(shù)時(shí)的命中率。2.6 PFF替換算法的思想，給各道程序合理分配主存頁(yè)數(shù)，使系統(tǒng)效率最高。2.7 分析虛擬存儲(chǔ)器的頁(yè)面大小Sp、分配的容量S1與主存命中率 H的關(guān)系，給出綜合評(píng)估和改進(jìn)頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器性能的辦法。3 .Cache存儲(chǔ)器，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。3.1 Cache存儲(chǔ)器的組成與工作原理，與虛擬存儲(chǔ)器進(jìn)行對(duì)比。3.2 全相聯(lián)、直接、組相聯(lián)等地址映象的規(guī)則、地址

17、變換的過(guò)程、相應(yīng)所用映象表的組 織。3.3 堆棧法和比較對(duì)法實(shí)現(xiàn)Cache塊替換的機(jī)構(gòu)和原理，計(jì)算比較對(duì)法中所用比較對(duì)觸發(fā)器的個(gè)數(shù)。3.4 給出主存塊地址流，采用組相聯(lián)（或直接映象） 、LRU （或FIFO ）替換時(shí)，畫(huà)出 各塊裝入和替換過(guò)程的示意圖，統(tǒng)計(jì)出Cache的命中率。3.5 解決Cache透明性問(wèn)題所提出的各種算法和措施。3.6 提高Cache命中率的各種預(yù)取算法。3.7 分析影響Cache性能的各種因素及變化趨勢(shì)。3.8 分析Cache等效訪問(wèn)速度與Cache容量及速度的關(guān)系。第5章 重疊、流水和向量處理機(jī)（-）課程內(nèi)容1 .重疊方式2 .流水方式3 .向量的流水處理與向量處理機(jī)4

18、 .指令級(jí)并行的超級(jí)處理機(jī)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章介紹在組成設(shè)計(jì)上采用重疊和流水提高速度的原理、性能分析、相關(guān)處理與控制 機(jī)構(gòu)、向量流水處理、向量處理機(jī)等內(nèi)容，以及指令級(jí)高度并行的超標(biāo)量、超長(zhǎng)指令字、 超流水線處理機(jī)的原理?？偟囊笫牵豪斫庵丿B和流水的工作原理。理解各種相關(guān)，掌握各種相關(guān)處理的方法。 熟練掌握畫(huà)流水的時(shí)空?qǐng)D，計(jì)算吞吐率、效率、加速比。掌握單功能非線性流水線的調(diào)度。 了解流水機(jī)器的中斷處理，向量的流水處理。熟練掌握向量指令間的并行、鏈接與串行的 識(shí)別。了解指令級(jí)并行的超級(jí)處理機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。重點(diǎn)是：流水的性能分析及時(shí)空?qǐng)D，相關(guān)處理、流水線調(diào)度、向量指令流水的并行與 鏈接。難點(diǎn)是：針

19、對(duì)所要求的重疊關(guān)系，計(jì)算全部指令完成的時(shí)間。根據(jù)題目要求畫(huà)二功 能靜態(tài)流水時(shí)空?qǐng)D，計(jì)算吞吐率、效率和加速比。單功能非線性流水線的調(diào)度。向量指令 間的并行、鏈接、串行的判斷及所需拍數(shù)的計(jì)算。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .重疊方式，要求達(dá)到簡(jiǎn)單應(yīng)用層次。1.1 順序方式習(xí)重疊方式的定義和特點(diǎn)，重疊方式解決訪存沖突的辦法。1.2 ,次重疊”的含義及好處。1.3 條件轉(zhuǎn)移指令與后續(xù)指令之間的相關(guān)及其處理辦法。1.4 指令相關(guān)、主存數(shù)相關(guān)、通用寄存器組的數(shù)相關(guān)和變（基）址值相關(guān)的定義及處理 相關(guān)的辦法，設(shè)置相關(guān)專(zhuān)用通路的作用。1.5 給出指令間微操作重疊的時(shí)間要求，計(jì)算出執(zhí)行完若干條指令所需要的時(shí)間。

20、2 .流水方式，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。2.1 流水是重疊進(jìn)一步引申的概念，流水的向上擴(kuò)展與向下擴(kuò)展，指令級(jí)、處理機(jī)級(jí)、 系統(tǒng)級(jí)流水的含義 c2.2 單功能和多功能、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)、線性和非線性流水線及標(biāo)量和向量流水機(jī)的定義。2.3 消除流水線瓶頸兩種辦法的時(shí)空?qǐng)D畫(huà)法，吞吐率和效率的計(jì)算。2.4 給出計(jì)算式，在兩功能靜態(tài)流水線上，能調(diào)整指令順序，畫(huà)出流水時(shí)空?qǐng)D，計(jì)算出 實(shí)際吞吐率、效率和加速比。2.5 同步流動(dòng)和異步流動(dòng)的區(qū)別，異步流動(dòng)會(huì)出現(xiàn)的三種相關(guān)的定義。結(jié)合舊M360 /91能綜述出處理流水線局部性相關(guān)的辦法。2.6 綜述出流水機(jī)器處理全局性相關(guān)的各種辦法。2.7 單功能非線性流水線的調(diào)度，根

21、據(jù)預(yù)約表，找出最佳調(diào)度方案，按此方案實(shí)際調(diào)度 若干條指令，畫(huà)其時(shí)空?qǐng)D，并求出此時(shí)實(shí)際的吞吐率和效率。3 .向量的流水處理與向量處理機(jī)，要求達(dá)到簡(jiǎn)單應(yīng)用層次。3.1 處理向量的三種方式和向量的流水處理含義。3.2 向量指令之間發(fā)生功能部件沖突、源向量 Vi沖突不能并行，而發(fā)生 Vi先寫(xiě)后讀 相關(guān)可以鏈接的含義。3.3 以CRAY 1為例，分析向量指令之間并行、鏈接或串行的情況，計(jì)算出多條向 量指令全部執(zhí)行完所需的最少時(shí)鐘數(shù)。4 .指令級(jí)并行的超級(jí)處理機(jī)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。4.1 超標(biāo)量流水機(jī)的工作方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4.2 超長(zhǎng)指令字計(jì)算機(jī)的工作原理。4.3 超流水線處理機(jī)提高指令級(jí)并行的方法。第6

22、章陣列處理機(jī)(-)課程內(nèi)容1 .陣列處理機(jī)原理2 .陣列處理機(jī)的并行算法3 .SIMD計(jì)算機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)4.并行存儲(chǔ)器的無(wú)沖突訪問(wèn)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章講解SIMD的陣列處理機(jī)的構(gòu)形、工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并行算法，處理單元間 的互連，并行存儲(chǔ)器的無(wú)沖突訪問(wèn)等內(nèi)容。總的要求是理解陣列處理機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。了解與流水處理機(jī)的差別。理解在陣 列處理機(jī)解題時(shí)對(duì)并行算法及存儲(chǔ)單元分配規(guī)則、互連網(wǎng)絡(luò)等的特殊要求。熟練掌握基本 的單級(jí)網(wǎng)絡(luò)及其互連函數(shù)表示。理解循環(huán)互連網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。熟練掌握多級(jí)網(wǎng)絡(luò)、全排列網(wǎng) 絡(luò)的畫(huà)法。理解解決并行存儲(chǔ)器無(wú)沖突訪問(wèn)的辦法。重點(diǎn)是互連函數(shù)和多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)。難點(diǎn)是并行算法和多級(jí)互連

23、網(wǎng)絡(luò)。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .陣列處理機(jī)原理，要求達(dá)到識(shí)記層次。1.1 陣列處理機(jī)的工作方式和兩種基本結(jié)構(gòu)形式。1.2 與流水線對(duì)比，陣列處理機(jī)的主要特點(diǎn)。2 .陣列處理機(jī)的并行算法，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。2.1 ILLIAC W的互連結(jié)構(gòu)模式及最大傳送步距。2.2 在分布式存儲(chǔ)器構(gòu)形的陣列機(jī)上，并行算法對(duì)存儲(chǔ)器信息分布存放的特定要求。2.3 并行算法要求處理單元之間的互連具有規(guī)律性，有可能還需要有播送功能。3.SIMD計(jì)算機(jī)的互連網(wǎng)絡(luò)，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。3.1 互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.2 互連函數(shù)的各種表示。3.3 立方體、PM21、混洗交換三種單級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互連函數(shù)表示、互連函數(shù)個(gè)數(shù)、

24、最大距 離。3.4 循環(huán)互連網(wǎng)絡(luò)和多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)的思想，知道多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)參量。3.5 畫(huà)8或16個(gè)端的多級(jí)立方體和多級(jí)混洗（omega）網(wǎng)絡(luò)。3.6 按算法要求，找出互連規(guī)律，選擇適合于此算法的互連網(wǎng)絡(luò)及控制方式，畫(huà)出網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)鋱D，確定開(kāi)關(guān)狀態(tài)。3.7 立方體、omega、PM21網(wǎng)絡(luò)都是阻塞式網(wǎng)絡(luò)的含義，全排列網(wǎng)絡(luò)的含義及實(shí)現(xiàn)全 排列網(wǎng)絡(luò)的兩種方式，這部分要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。4.并行存儲(chǔ)器的無(wú)沖突訪問(wèn)，要求達(dá)到簡(jiǎn)單應(yīng)用層次。4.1 實(shí)現(xiàn)一維數(shù)組步距為2i無(wú)沖突傳送時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器模m的要求。4.2 寫(xiě)出方陣和長(zhǎng)方陣數(shù)組實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器無(wú)沖突訪問(wèn)時(shí)的存儲(chǔ)體數(shù)及數(shù)據(jù)元素在體中分 布的規(guī)律。第7章多處理機(jī)

25、（-）課程內(nèi)容1 .多處理機(jī)的特點(diǎn)及主要技術(shù)問(wèn)題2 .多處理機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3 .程序并行性4 .多處理機(jī)的性能5 .多處理機(jī)的操作系統(tǒng)（二）學(xué)習(xí)目的與要求本章講述MIMD的多處理機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、構(gòu)形、機(jī)間互連、并行算法、程序并行性、并 行語(yǔ)言、操作系統(tǒng)等內(nèi)容?？偟囊笫牵毫私舛嗵幚頇C(jī)的特點(diǎn)及主要問(wèn)題，理解緊耦合和松耦合的構(gòu)形，理解各 種機(jī)間互連形式。掌握并行算法研究思路，程序并行性分析結(jié)論和任務(wù)的派生和匯合關(guān)系。 理解多處理機(jī)的任務(wù)粒度、通信開(kāi)銷(xiāo)對(duì)性能的影響。了解多處理機(jī)操作系統(tǒng)分類(lèi)。重點(diǎn)是：多處理機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，程序并行性，并行任務(wù)的派生與匯合。難點(diǎn)是：并行算 法的研究思路，程序中并行任務(wù)的派生與匯合

26、。（三）考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1 .多處理機(jī)的特點(diǎn)及主要技術(shù)問(wèn)題，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。1.1 多處理機(jī)的定義和并行性等級(jí)。1.2 與并行處理機(jī)對(duì)比，多處理機(jī)的特點(diǎn)。1.3 多處理機(jī)要解決的主要技術(shù)問(wèn)題。2 .多處理機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，要求達(dá)到領(lǐng)會(huì)層次。2.1 多處理機(jī)緊耦合和松耦合兩種構(gòu)形的特點(diǎn)。2.2 各種多處理機(jī)機(jī)間互連的形式、特點(diǎn)、問(wèn)題及適用場(chǎng)合。3 .程序并行性，要求達(dá)到綜合應(yīng)用層次。3.1 并行算法的研究思路。3.2 給出表達(dá)式，畫(huà)串行運(yùn)算樹(shù)和并行運(yùn)算樹(shù)，求P、T1、Tp、Sp和Ep各值3.3 給出程序中的語(yǔ)句或指令，分析其并行性。FORK、3.4 給出計(jì)算式或高級(jí)語(yǔ)言源程序，分析其并行任務(wù)的派生和匯合關(guān)系，加配 JOIN、GO