計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)總結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概念1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：程序員所看到的計(jì)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(jì)語言不同，可能看到的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性會(huì)有所不同。1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代計(jì)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(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖*注意：計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的層次模型依據(jù)計(jì)算機(jī)語言廣義的理解，可將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成由多級“虛擬”計(jì)算機(jī)所組成。從語言層次上畫分可得下圖：計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的層次模型1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件直接的界面 計(jì)算機(jī)組成：是指計(jì)算

2、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)：是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)*計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)三者間的關(guān)系：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同會(huì)影響到可用的計(jì)算機(jī)組成技術(shù)不同，而不同的計(jì)算機(jī)組成又會(huì)反過來影響到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須結(jié)合應(yīng)用來考慮，要為軟件和算法的實(shí)現(xiàn)提供更多更好的硬件支持，同時(shí)要考慮可能采用和準(zhǔn)備采用哪些計(jì)算機(jī)組成技術(shù)，不能過多或不合理地限制各種計(jì)算機(jī)組成、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的采用與發(fā)展。計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)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(jià)格比能否優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)在當(dāng)時(shí)的器件技術(shù)條件下，使價(jià)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類計(jì)

3、算機(jī)結(jié)構(gòu)分類方式主要有三種：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(jì)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。多倍性是指在計(jì)算機(jī)中最受限制（瓶頸最嚴(yán)重）的部件上，在同一時(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)SIMD計(jì)算機(jī)MISD計(jì)算機(jī)MIMD計(jì)算機(jī)按“并行性”和“流水線”分類按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大并行度進(jìn)行分類1.5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4、 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(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件間界限已經(jīng)變得模糊了。因?yàn)槿魏尾僮骺梢杂绍浖韺?shí)現(xiàn)，也可以由硬件來實(shí)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(jià)格、速度、可靠性、儲存容量、變更周期等因素。*計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)準(zhǔn)則 使經(jīng)常性事件的處理速度加快能明顯提高整個(gè)系統(tǒng)的性能Amdahl定律 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(shí)間的比例。主要應(yīng)用：改善“系統(tǒng)瓶頸”性能。 Amdahl定律定

5、義了加速比：n個(gè)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(jì)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(shí)間上的局部性和空間上的局部性兩種。所謂時(shí)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(huì)被連續(xù)地訪問。*計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)： （1）確定用戶定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能、價(jià)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)的要求。 價(jià)格要求：考慮用戶或市場對計(jì)算機(jī)功能和性能要求的前提下

6、，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(cuò)能力、人機(jī)交互的能力等。 （2）軟硬件的平衡 硬件實(shí)現(xiàn)：速度快、成本高；靈活性差、占用內(nèi)存少 軟件實(shí)現(xiàn)：速度低、復(fù)制費(fèi)用低；靈活性好、占用內(nèi)存多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮硬件和軟件的合理分配，同時(shí)還應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)的復(fù)雜性及軟硬件實(shí)現(xiàn)的難易程度。設(shè)計(jì)出符合今后發(fā)展方向的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)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(jì)者必須特別注意計(jì)算機(jī)應(yīng)用和計(jì)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(shí)現(xiàn)的比例越來越高，軟件所占的成本越來越高1.6計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評測CP

7、U性能 CPU的性能是指CPU執(zhí)行程序所用的時(shí)間，也就是CPU連續(xù)地執(zhí)行一條條指令的時(shí)間，不包括I/O等待時(shí)間。 CPU的性能取決于三個(gè)要素：時(shí)鐘頻率f每條指令所花的時(shí)鐘周期數(shù)CPI指令條數(shù)IC其中，Ii表示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(shí)鐘周期數(shù)，n為指令種類數(shù)。MIPS和MFLOPS1）MIPS表示每秒百萬條指令數(shù)，對于一個(gè)給定的程序MIPS的定義為：程序的執(zhí)行時(shí)間為：其中：Te為程序執(zhí)行時(shí)間，CPI為每條指令的平均時(shí)鐘周期，時(shí)鐘頻率為美妙周期數(shù)即每周期的時(shí)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

8、能2）MFLOPS表示每秒百萬次浮點(diǎn)操作次數(shù)MFLOPS的定義為：，MFLOPS用于衡量機(jī)器浮點(diǎn)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(diǎn)運(yùn)算卻是完全相同的。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(gè)方面，不同機(jī)器浮點(diǎn)運(yùn)算集不同，因此不同浮點(diǎn)操作的時(shí)間也不同。1.7 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演變 早期的計(jì)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(jì)算機(jī)性能的最佳途徑，也是計(jì)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(jì)算為基礎(chǔ)

9、，出現(xiàn)了陣列機(jī)和多處理機(jī)系統(tǒng)；隨著計(jì)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(jì)算機(jī)，以便更大范圍地實(shí)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(dòng)陣列機(jī)等。采用多個(gè)處理機(jī)：構(gòu)成并行處理機(jī)系統(tǒng)，如設(shè)置浮點(diǎn)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(gè)處理機(jī)的并行處理機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：各種計(jì)算機(jī)都配置了調(diào)制解調(diào)器，以便聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)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(jì)算機(jī)是一種控制驅(qū)動(dòng)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

10、應(yīng)用需求對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響 （1）應(yīng)用需求對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響 由于社會(huì)的應(yīng)用需求，產(chǎn)生了第一臺電子計(jì)算機(jī)，同時(shí)，也正是應(yīng)用需求，一直在推動(dòng)計(jì)算機(jī)發(fā)展。為了滿足應(yīng)用需求對計(jì)算機(jī)性能的需要，計(jì)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(jì)算和大量數(shù)據(jù)信息的處理，計(jì)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(diǎn)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(dòng)控制、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(jì)算機(jī)；為實(shí)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)

11、展，嵌入式計(jì)算機(jī)芯片大量地涌現(xiàn)了出來。（2）選擇合理的性能價(jià)格比 為了滿足不同領(lǐng)域的特殊需求，需要為之設(shè)計(jì)高效率系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：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；非結(jié)構(gòu)化的數(shù)值運(yùn)算：蒙特卡洛模擬、稀疏矩陣等；實(shí)時(shí)多因素處理：語音識別、圖形圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺等；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；人工智能：面向知識系統(tǒng)、推理系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)系統(tǒng)、智能管理與控制等。 如果讓一臺計(jì)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(gè)合理的價(jià)格比。2.0 器件對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響 在

12、計(jì)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(gè)方面：邏輯電路的綜合功能在不斷地提高，單個(gè)芯片中晶體管的數(shù)量以每年（60%80%）的速率在增長，CPU的速度在不斷地提高.動(dòng)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(shí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展也起到很大的處境作用。提高主頻 主頻是計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)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。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

13、的影響 由于構(gòu)成計(jì)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(gè)芯片中包含有數(shù)以千萬計(jì)的晶體管電路，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(diǎn)計(jì)算器、I/O處理器；構(gòu)成多CPU陣列、多處理機(jī)系統(tǒng)等。對性能價(jià)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(shí)，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(jià)格比提高。二、名詞概念虛擬機(jī)：用軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器叫做虛擬機(jī)，但

14、虛擬機(jī)不一定完全由軟件實(shí)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）實(shí)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(shí)現(xiàn)的一系列不同型號的計(jì)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(jì)算機(jī)。流水線技術(shù)：將一個(gè)重復(fù)的時(shí)序過程，分解成為若干個(gè)子過程，而每一個(gè)子過程都可有效地在其專用功能段上與其它子過程同時(shí)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(shí)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。亂序流水線：流水線輸出端任務(wù)流出

15、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(cuò)序流水線、異步流水線。吞吐率：在單位時(shí)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(dòng)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(shí)實(shí)施的。指令的靜態(tài)調(diào)度：是指依靠編譯器對代碼進(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(gè)時(shí)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(gè)上限。超流水：在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)分時(shí)流出多

16、條指令。多級存儲層次：采用不同的技術(shù)實(shí)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(shí)，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：只把信息寫入Cache中相應(yīng)塊，該塊只有被替換時(shí)，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(gè)處理器構(gòu)成，各處理器共享一個(gè)集中式的物理存儲器，這個(gè)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

17、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(gè)“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(shí)際存儲器又合在一起統(tǒng)一編址，在邏輯上組成一個(gè)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(gè)處理器的Cache中都有同一存儲器塊的副本，要保證多個(gè)副本數(shù)據(jù)是一致的。寫作廢協(xié)議：在處理器對某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行寫入之前，它擁有對該數(shù)據(jù)項(xiàng)的唯一的訪問權(quán)。寫更新協(xié)議：當(dāng)一個(gè)處理器對某數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行寫入時(shí)，它把該新數(shù)據(jù)

18、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。機(jī)群：是一種價(jià)格低廉、易于構(gòu)建、可擴(kuò)放性極強(qiáng)的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它由多臺同構(gòu)或異構(gòu)的獨(dú)立計(jì)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(jì)算任務(wù)。從用戶的角度來看，機(jī)群就是一個(gè)單一、集中的計(jì)算資源。三、問答簡析 1、簡述CISC指令集結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。從當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)觀點(diǎn)來看，CISC指令集結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)有什么缺點(diǎn)？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(shí)現(xiàn)，并且指令的數(shù)量也是越來越多。缺點(diǎn)：(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(jì)算機(jī)體

19、系結(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)指令集的復(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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)。（6）強(qiáng)調(diào)優(yōu)化編譯器的作

20、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(diǎn)。答：流水技術(shù)有以下特點(diǎn)：（1）流水線把一個(gè)處理過程分解為若干個(gè)子過程，每個(gè)子過程由一個(gè)專門的功能部件來實(shí)現(xiàn)。因此，流水線實(shí)際上是把一個(gè)大的處理功能部件分解為多個(gè)獨(dú)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(shí)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(gè)功能部件的前面都要有一個(gè)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(shí)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(shí)間和排空時(shí)間。在這兩個(gè)時(shí)間段中，流水線都不是滿負(fù)荷工作。4、Cache的映像方法有哪幾種，各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？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(gè)位置。但其不命中率最低。(2)直接映像：主存中的每一個(gè)塊只能被放置到cache中的唯一位置，不命中率最高，但其實(shí)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到Cache中唯一的一個(gè)組中的任何一個(gè)位置。綜合了前兩者的優(yōu)