計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-課后答案_第1頁(yè)
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1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)張晨曦王志英等高等教育出版社1第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念1.1解釋下列術(shù)語(yǔ)層次機(jī)構(gòu):按照計(jì)算機(jī)語(yǔ)言從低級(jí)到高級(jí)的次序,把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成多級(jí)層次結(jié)構(gòu),每一層以一種不同的語(yǔ)言為特征。這些層次依次為:微程序機(jī)器級(jí),傳統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí),匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí),高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí),應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)等。虛擬機(jī):用軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。翻譯:先用轉(zhuǎn)換程序把高一級(jí)機(jī)器上的程序轉(zhuǎn)換為低一級(jí)機(jī)器上等效的程序,然后再在這低一級(jí)機(jī)

2、器上運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)程序的功能。解釋:對(duì)于高一級(jí)機(jī)器上的程序中的每一條語(yǔ)句或指令,都是轉(zhuǎn)去執(zhí)行低一級(jí)機(jī)器上的一段等效程序。執(zhí)行完后,再去高一級(jí)機(jī)器取下一條語(yǔ)句或指令,再進(jìn)行解釋執(zhí)行,如此反復(fù),直到解釋執(zhí)行完整個(gè)程序。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu):傳統(tǒng)機(jī)器程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性,即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。在計(jì)算機(jī)技術(shù)中,把這種本來(lái)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。計(jì)算機(jī)組成:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn),包含物理機(jī)器級(jí)中的數(shù)據(jù)流和控制

3、流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn):計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn),包括處理機(jī)、主存等部件的物理結(jié)構(gòu),器件的集成度和速度,模塊、插件、底板的劃分與連接,信號(hào)傳輸,電源、冷卻及整機(jī)裝配技術(shù)等。系統(tǒng)加速比:對(duì)系統(tǒng)中某部分進(jìn)行改進(jìn)時(shí),改進(jìn)后系統(tǒng)性能提高的倍數(shù)。Amdahl定律:當(dāng)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中的某個(gè)部件進(jìn)行改進(jìn)后,所能獲得的整個(gè)系統(tǒng)性能的提高,受限于該部件的執(zhí)行時(shí)間占總執(zhí)行時(shí)間的百分比。程序的局部性原理:程序執(zhí)行時(shí)所訪問的存儲(chǔ)器地址不是隨機(jī)分布的,而是相

4、對(duì)地簇聚。包括時(shí)間局部性和空間局部性。CPI:每條指令執(zhí)行的平均時(shí)鐘周期數(shù)。測(cè)試程序套件:由各種不同的真實(shí)應(yīng)用程序構(gòu)成的一組測(cè)試程序,用來(lái)測(cè)試計(jì)算機(jī)在各個(gè)方面的處理性能。存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī):馮諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)。其基本點(diǎn)是指令驅(qū)動(dòng)。程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中,機(jī)器一旦啟動(dòng),就能按照程序指定的邏輯順序執(zhí)行這些程序,自動(dòng)完成由程序所描述的處理工作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)張晨曦王志英等高等教育出版社3同構(gòu)型多處理機(jī)系統(tǒng):由多個(gè)同類型或至少擔(dān)負(fù)同等功能的處

5、理機(jī)組成,它們同時(shí)處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個(gè)任務(wù)。1.2試用實(shí)例說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)之間的相互關(guān)系。答:如在設(shè)計(jì)主存系統(tǒng)時(shí),確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計(jì)算機(jī)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(jì)等屬于計(jì)算機(jī)組成。選擇存儲(chǔ)芯片類型、微組裝技術(shù)、線路設(shè)計(jì)等屬于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。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)。一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成。一種組成可以有多

6、種實(shí)現(xiàn)。1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的Flynn分類法是按什么來(lái)分類的?共分為哪幾類?答:Flynn分類法是按照指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性進(jìn)行分類。把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為:(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MIMD1.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的4個(gè)定量原理是什么?并說(shuō)出它們的含義。答:(1)以經(jīng)常性事件為重點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,對(duì)經(jīng)常發(fā)生的情況,賦予它優(yōu)先的處理權(quán)和

7、資源使用權(quán),以得到更多的總體上的改進(jìn)。(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)CPU性能公式。執(zhí)行一個(gè)程序所需的CPU時(shí)間=ICCPI時(shí)鐘周期時(shí)間。(4)程序的局部性原理。程序在執(zhí)行時(shí)所訪問地址的分布不是隨機(jī)的,而是相對(duì)地簇聚。1.5分別從執(zhí)行程序的角度和處理數(shù)據(jù)的角度來(lái)看,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中并行性等級(jí)從低到高可分為哪幾級(jí)?答:從處理數(shù)據(jù)的角度來(lái)看,并行性等級(jí)從低到高可分為:(

8、1)字串位串:每次只對(duì)一個(gè)字的一位進(jìn)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(shí)對(duì)一個(gè)字的全部位進(jìn)行處理,不同字之間是串行的。已開始出現(xiàn)并行性;(3)字并位串:同時(shí)對(duì)許多字的同一位(稱為位片)進(jìn)行處理。這種方式具有較高的并行性;(4)全并行:同時(shí)對(duì)許多字的全部位或部分位進(jìn)行處理。這是最高一級(jí)的并行。從執(zhí)行程序的角度來(lái)看,并行性等級(jí)從低到高可分為:(1)指令內(nèi)部并行:?jiǎn)螚l指令中各微操作之間的并行;(2)指令級(jí)并行:

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