成都理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總復(fù)習(xí)提綱2016

1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總復(fù)習(xí)CH01一基本概念1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)（0-6級(jí)）: p32. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義由程序設(shè)計(jì)者所看到的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要研究軟件、硬件界面的確定，即哪些功能由硬件或軟件完成。計(jì)算機(jī)組成：指的是計(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)：指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)3. 透明性：一種本來是存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看似乎不存在，稱為透明性現(xiàn)象。4. Flynn分類法：SISD ： 單指令單數(shù)據(jù)流SIMD： 單指令多數(shù)據(jù)流MISD： 多指令單數(shù)據(jù)流MIMD：多指令多數(shù)據(jù)流5. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)：（1） 確定用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能、價(jià)

2、格和性能的要求（2） 軟硬件的平衡（3） 設(shè)計(jì)出符合今后發(fā)展方向的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方法：由下往上設(shè)計(jì)、由上往下設(shè)計(jì)、有中間開始設(shè)計(jì)7. 存儲(chǔ)程序原理的基本點(diǎn)是指令驅(qū)動(dòng)，即程序由指令組成8. 系列機(jī)：指在一個(gè)廠家生產(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。9. 模擬與仿真：模擬：用軟件方法在一臺(tái)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，若A實(shí)現(xiàn)B，那么稱A為宿主機(jī)，B為虛擬機(jī)。仿真：用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)的方法稱為仿真。A為宿主機(jī)，B為目標(biāo)機(jī)。二、計(jì)算題：1. Amdahl定律2. CPI 計(jì)算 3MIPS CH02一基本概念1. 目前常用

3、的編址單位有：字編址、字節(jié)編址、位編址。2 并行存儲(chǔ)器的編址技術(shù)：地址碼高位交叉編址、地址碼低位交叉編址。3. 尋址方式：立即數(shù)尋址、寄存器尋址、主存尋址、堆棧尋址。定位方式：把指令和數(shù)據(jù)中的邏輯地址轉(zhuǎn)換成主存儲(chǔ)器的物理地址。5. 設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)時(shí)，在功能發(fā)面的最基本要求是：指令系統(tǒng)的完整性、規(guī)整性、高效率和兼容性。6. 基本指令：數(shù)據(jù)傳送指令、運(yùn)算類指令、程序控制類指令、輸入輸出指令、處理機(jī)控制和調(diào)試指令。 7. CISC：復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。RISC：精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。8. RISC特征：簡(jiǎn)單而統(tǒng)一格式的指令譯碼大部分指令可以單周期執(zhí)行完成只有LOAD和STORE指令可以訪問存儲(chǔ)器簡(jiǎn)單的尋

4、址技術(shù)采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)采用LOAD延遲技術(shù)三地址指令格式較多的寄存器對(duì)稱的指令格式9. RISC思想的精華：減少CPI。10. RISC的關(guān)鍵技術(shù)：延時(shí)轉(zhuǎn)移技術(shù)、指令取消技術(shù)、重疊寄存器窗口技術(shù)、指令流調(diào)整技術(shù)，硬件為主固件為輔。二、計(jì)算題：操作碼優(yōu)化表示（Huffman 編碼及擴(kuò)展編碼方法）： 書P91-95CH03一、基本概念1. 存儲(chǔ)系統(tǒng)：兩個(gè)或兩個(gè)以上速度、容量和價(jià)格各不相同的存儲(chǔ)器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來成為一個(gè)系統(tǒng)。速度接近速度最快的那個(gè)存儲(chǔ)器，容量與容量最大的那個(gè)存儲(chǔ)器相等或相近，單位容量的價(jià)格接近最便宜的那個(gè)存儲(chǔ)器。2. 兩種存儲(chǔ)系統(tǒng)：一種是由Cache和

5、主存儲(chǔ)器構(gòu)成的Cache存儲(chǔ)系統(tǒng)，為了提高存儲(chǔ)器的速度。一種是由主存儲(chǔ)器和磁盤存儲(chǔ)器構(gòu)成的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)，為了增加存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。3. 三條途徑解決頻帶平衡問題：（1） 多個(gè)存儲(chǔ)器并行工作（2） 設(shè)置各種緩沖存儲(chǔ)器（3） 采用存儲(chǔ)系統(tǒng)4. 高位交叉訪問存儲(chǔ)器：擴(kuò)大存儲(chǔ)器容量。5. 低位交叉訪問存儲(chǔ)器：提高存儲(chǔ)器訪問速度。6. 三種地址空間：虛擬地址空間、主存儲(chǔ)器地址空間、輔存地址空間。地址映像：把虛擬地址空間映像到主存地址空間。地址變換：在程序運(yùn)行時(shí)，把虛地址變換成主存實(shí)地址。三種虛擬存儲(chǔ)器：段式虛擬存儲(chǔ)器、頁式虛擬存儲(chǔ)器、段頁式虛擬存儲(chǔ)器。7. 段式虛擬存儲(chǔ)器的主要優(yōu)點(diǎn)：（1） 程序的模塊化

6、性能好（2） 便于程序和數(shù)據(jù)的共享（3） 程序的動(dòng)態(tài)鏈接和調(diào)度比較容易（4） 便于實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)段式虛擬存儲(chǔ)器的主要缺點(diǎn)：（1） 地址變換所花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)（2） 主存儲(chǔ)器的利用率往往比較低（3） 對(duì)輔存的管理比較困難8. 頁式虛擬存儲(chǔ)器的主要優(yōu)點(diǎn)：（1） 主存儲(chǔ)器的利用率比較高（2） 頁表相對(duì)比較簡(jiǎn)單（3） 地址映像和變換的速度比較快（4） 對(duì)輔存的管理比較容易頁式虛擬存儲(chǔ)器的主要缺點(diǎn)：（1） 程序的模塊性能不好（2） 頁表很長(zhǎng)9. 目錄表基本思想：用一個(gè)容量比較小的告訴存儲(chǔ)器來存放頁表，從而加快頁表的查表速度。10. 主要頁面替換算法：隨機(jī)算法、先進(jìn)先出算法、近期最少使用算法、最久沒有使用算

7、法最優(yōu)替換算法。11. 全Cache系統(tǒng)：只用Cache和磁盤兩個(gè)存儲(chǔ)器構(gòu)成的“Cache-磁盤”存儲(chǔ)系統(tǒng)。二、計(jì)算題： 1. 系統(tǒng)命中率 2. 三種映射畫圖 3. 替換算法CH04一、基本概念1. 輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn)：集中反映在異步性、實(shí)時(shí)性、和與設(shè)備無關(guān)性。針對(duì)實(shí)時(shí)性，采用層次結(jié)構(gòu)的方法，針對(duì)與設(shè)備無關(guān)性，采用分類處理的方法。針對(duì)異步性，采用自治控制的方法。2. 3種基本的輸入輸出方式：程序控制輸入輸出方式、中斷輸入輸出方式、直接存儲(chǔ)器訪問方式程序控制輸入輸出方式、中斷輸入輸出方式、DMA方式。中斷輸入輸出方式的特點(diǎn)是：（1） CPU能與外圍設(shè)備并行工作（2） 能夠處理例外事件（3） 靈活

8、性好（4） 一般用于連接低速外圍設(shè)備使用DMA方式實(shí)際有如下三種：（1） 周期竊取方式（2） 直接存取方式（3） 數(shù)據(jù)塊傳送方式3. 中斷的定義：當(dāng)出現(xiàn)來自系統(tǒng)外部，機(jī)器內(nèi)部，甚至處理機(jī)本身的任何例外的，或者雖然是事先安排的，但出現(xiàn)在現(xiàn)行程序的什么地方是事先不知道的事件時(shí)，CPU暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處理這些事件，等處理完成后再返回來繼續(xù)執(zhí)行原先的程序。4. 引起中斷的各種事件稱為中斷源。5. 中斷系統(tǒng)中軟件與硬件的功能分配主要考慮如下兩個(gè)因素：（1）中斷響應(yīng)時(shí)間（2）靈活性6. 影響中斷響應(yīng)時(shí)間的因素有四個(gè)：（1） 最長(zhǎng)指令執(zhí)行時(shí)間（2） 處理其他更緊急的任務(wù)所用時(shí)間（3） 從第一次關(guān)中斷到

9、第一次開中斷所經(jīng)歷的時(shí)間（4） 通過軟件找到相關(guān)中斷源的中斷服務(wù)程序入口所經(jīng)歷的時(shí)間7. 中斷源的識(shí)別方法：（1） 識(shí)別中斷源的查詢法（2） 軟件排隊(duì)鏈法、硬件排隊(duì)鏈法（3） 中斷向量法 (2)&(3)屬串行排隊(duì)鏈法（4） 獨(dú)立請(qǐng)求法8. 中斷屏蔽的兩種方法：方法一：每級(jí)中斷源設(shè)置一個(gè)中斷屏蔽位。方法二：改變處理機(jī)優(yōu)先級(jí)9. 設(shè)置中斷屏蔽的三個(gè)用處：（1） 在中斷優(yōu)先級(jí)由硬件確定了的情況下，改變中斷源的中斷服務(wù)順序（2） 決定設(shè)備是否采用中斷方式工作（3） 在多處理機(jī)系統(tǒng)中，把外圍設(shè)備的服務(wù)工作分配到不同的處理機(jī)中10. 通道種類：（1）字節(jié)多路通道（2）選擇通道（3）數(shù)組多路通道通道

10、的種類及其工作方式字節(jié)多路通道 為多臺(tái)低中速的外圍設(shè)備服務(wù)，有多個(gè)子通道，每個(gè)子通道連接一個(gè)控制器選擇通道 為高速外圍設(shè)備服務(wù)，只有一個(gè)以成組方式工作的子通道 數(shù)組多路通道 字節(jié)多路通道和選擇通道的結(jié)合。 每次為一臺(tái)高速設(shè)備傳送一個(gè)數(shù)據(jù)，并輪流為多臺(tái)外圍設(shè)備服務(wù)。從磁盤存儲(chǔ)器讀出文件的的過程分為三步：定位、找扇區(qū)、讀出數(shù)據(jù)。數(shù)組多路通道的實(shí)際工作方式是：在為一臺(tái)高速設(shè)備傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)，有多臺(tái)高速設(shè)備可以在定位或者在找扇區(qū)。與選擇通道相比，數(shù)組多路通道的數(shù)據(jù)傳輸率和通道的硬件利用都很高，控制硬件的復(fù)雜度也高。11. 保證字節(jié)多通路通道能不丟失數(shù)據(jù)的方法：（1） 增加通道的最大流量（2） 動(dòng)態(tài)改變

11、設(shè)備的優(yōu)先級(jí)（3） 增加一定數(shù)量的數(shù)據(jù)緩沖器12. 輸入輸出處理機(jī)：能夠獨(dú)立承擔(dān)輸入輸出工作的專用處理機(jī)。13. 輸入輸出處理機(jī)除了能夠完成通道處理機(jī)的全部功能之外，還具有如下功能：（1） 碼制轉(zhuǎn)換。（2） 數(shù)據(jù)校驗(yàn)和校正。（3） 故障處理。（4） 文件管理。（5） 診斷和顯示系統(tǒng)狀態(tài)。（6） 處理人機(jī)對(duì)話。（7） 連接網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程終端。12.輸入輸出機(jī)的種類：（1）根據(jù)是否共享主存儲(chǔ)器分為：共享主存儲(chǔ)器的輸入輸出機(jī)和不共享主存儲(chǔ)器的輸入輸出機(jī)（2）根據(jù)運(yùn)算部件和指令控制部件是否共享分為：合用一個(gè)運(yùn)算部件和指令控制部件、獨(dú)立運(yùn)算部件和指令控制部件二、計(jì)算題：1. 字節(jié)多路通道實(shí)際工作流量 （p2

12、44）2. 通道最大流量工作流量設(shè)計(jì) CH05一、基本概念1. 標(biāo)量處理機(jī)：只有標(biāo)量數(shù)據(jù)表示和標(biāo)量指令系統(tǒng)的處理機(jī)稱為標(biāo)量處理機(jī)。2. 設(shè)計(jì)處理機(jī)的基本任務(wù)是：縮短解釋指令的時(shí)間，即提高處理機(jī)指令執(zhí)行的速度。3. 提高指令執(zhí)行的途徑有如下三種：（1） 提高處理機(jī)的工作主頻（2） 采用更好的算法和設(shè)計(jì)更好的功能部件（3） 多條指令并行，稱為指令級(jí)并行技術(shù)4. 先行控制技術(shù)的關(guān)鍵是緩沖技術(shù)和預(yù)處理技術(shù)。5. 采用二次重疊執(zhí)行方式必須解決的兩個(gè)問題：（1） 有獨(dú)立的去指令部件、指令分析部件、指令執(zhí)行部件解決方法：把一個(gè)集中的指令控制器分解為存儲(chǔ)控制器、指令控制器、運(yùn)算控制器。（2） 解決訪問主存儲(chǔ)器

13、的沖突問題解決方法：采用先行控制技術(shù)。6. 處理機(jī)結(jié)構(gòu)：（1） 三個(gè)獨(dú)立的控制器：存儲(chǔ)控制器、指令控制器、運(yùn)算控制器。（2） 四個(gè)緩沖棧：（統(tǒng)稱為先行控制器）先行指令緩沖棧：用于平滑主存儲(chǔ)器與指令分析器先行讀數(shù)緩沖棧：用于平滑運(yùn)算器與主存儲(chǔ)器先行操作緩沖棧：使指令分析器和運(yùn)算器能夠各自獨(dú)立工作 后行寫數(shù)棧：只要把寫到主存的數(shù)據(jù)送到后行寫數(shù)棧的數(shù)據(jù)寄存器中即可7. 相關(guān)：指一段程序的相近指令之間有某種關(guān)系，這種關(guān)系可能影響指令的重疊執(zhí)行。 通常分為兩類：數(shù)據(jù)相關(guān)（局部相關(guān)）、控制相關(guān)（全局相關(guān)）。8. 解決數(shù)據(jù)相關(guān)的方法有兩種：推后分析法、設(shè)置專用路徑。9. 數(shù)據(jù)相關(guān)有四種及解決方法：指令相關(guān)：

14、不允許修改指令。主存操作數(shù)相關(guān)：推后處理法。通用寄存器相關(guān)：方法一：把讀操作數(shù)、寫運(yùn)算結(jié)果與指令執(zhí)行合在一個(gè)節(jié)拍。方法二：建立相關(guān)專用通路。變址相關(guān)：由硬件自動(dòng)插入空操作，直到LOAD操作完成。10. 控制相關(guān)包括：無條件轉(zhuǎn)移、一般條件轉(zhuǎn)移、復(fù)合條件轉(zhuǎn)移、中斷等。11. 對(duì)條件轉(zhuǎn)移指令采用多種技術(shù)：延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)、指令取消技術(shù)。在先行控制方式的處理機(jī)中經(jīng)常采用如下幾種技術(shù)：（1） 軟件“猜測(cè)”法（2） 硬件“猜測(cè)”法（3） 兩個(gè)先行指令緩沖棧12. 減少條件轉(zhuǎn)移對(duì)流水線的影響的方法：（1） 延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)和指令取消技術(shù)（2） 靜態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)技術(shù)（3） 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)技術(shù)13. 從兩個(gè)方面來開發(fā)處理機(jī)內(nèi)

15、部的并行性：空間并行性、時(shí)間并行性?？臻g并行性：即在一個(gè)處理機(jī)內(nèi)部設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的操作部件，并讓這些操作部件并行工作，這種處理機(jī)稱為多操作部件處理機(jī)和超標(biāo)量處理機(jī)。 時(shí)間并行性：就是采用超流水線技術(shù)。14. 流水線工作原理：把一個(gè)重復(fù)的過程分解稱為若干個(gè)子過程，每個(gè)子過程可以與其他子過程同時(shí)進(jìn)行。15. 時(shí)空?qǐng)D：橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示空間。流水線的一個(gè)子過程通常稱為“功能段”。16. 流水線的特點(diǎn)：（1） 在流水線中處理的必須是連續(xù)任務(wù)，只有連續(xù)不斷地提供任務(wù)才能充分發(fā)揮流水線的效率。（2） 把一個(gè)任務(wù)分解為幾個(gè)有聯(lián)系的子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)由一個(gè)專門的功能部件實(shí)現(xiàn)（3） 在流水線的每一個(gè)功能部

16、件的后面有一個(gè)緩沖寄存器，或稱為鎖存器、閘門寄存器等，用于保存本段的執(zhí)行結(jié)果（4） 流水線中隔斷的時(shí)間應(yīng)盡量相等（5） 流水線需要有“裝入時(shí)間”、“排空時(shí)間”17. 按照功能段之間是否有反饋信號(hào)，流水線可分為：線性流水線和非線性流水線。18. 按照流水線使用的不同級(jí)別，可分為功能部件級(jí)、處理機(jī)級(jí)、處理機(jī)間級(jí)等類型。18.流水線處理機(jī)：指令執(zhí)行部件中采用了流水線的處理機(jī)。19. 多操作部件處理機(jī)或標(biāo)量處理機(jī)：指令執(zhí)行部件中設(shè)置有多個(gè)操作部件的處理機(jī)。20. 單功能流水線：一條流水線只能完成一種固定的功能。多功能流水線：流水線的各段可以進(jìn)行不同的連接，在不同時(shí)間內(nèi)或在統(tǒng)一時(shí)間內(nèi)，通過不同的連接方式

17、實(shí)現(xiàn)不同的功能。21. 靜態(tài)流水線：在同一段時(shí)間內(nèi)，多功能流水線中的各個(gè)功能段只能按照一種 固定的方連接，實(shí)現(xiàn)一種固定的功能。動(dòng)態(tài)流水線：在同一段時(shí)間內(nèi)，多功能流水線中的各段可以按照不同的方式連接，同時(shí)執(zhí)行多種功能。22. 在同一個(gè)基本快內(nèi)部的相關(guān)稱為局部相關(guān)；由條件轉(zhuǎn)移或程序中斷引起的相關(guān)稱為全局相關(guān)。23. 處理因?yàn)槌绦蛐藻e(cuò)誤和機(jī)器故障燈產(chǎn)生的中斷的兩種方法：不精確斷點(diǎn)方法、精確斷點(diǎn)方法。24. 三種高性能的指令級(jí)并行處理機(jī)：超標(biāo)量處理機(jī)、超流水線處理機(jī)、超標(biāo)量超流水線處理機(jī)。25. 單發(fā)射處理機(jī)：每個(gè)周期只取一條指令、只譯碼一條指令，只執(zhí)行一條指令，只寫回一個(gè)運(yùn)算結(jié)果。 26. 多發(fā)射處

18、理機(jī)：每個(gè)周期同時(shí)取多條指令、同時(shí)譯碼多條指令，同時(shí)執(zhí)行多條指令，同時(shí)寫回多個(gè)運(yùn)算結(jié)果。27. 超標(biāo)量處理機(jī)：一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)能夠同時(shí)發(fā)射多條指令的處理機(jī)。超標(biāo)量處理機(jī)必須有兩條或兩條以上能夠同時(shí)工作的指令流水線。超標(biāo)量處理機(jī)采用的三種不同的指令調(diào)度方法：（1） 順序發(fā)射順序完成（2） 順序發(fā)射亂序完成（3） 亂序發(fā)射亂序完成28. 超流水線處理機(jī)：一個(gè)基本時(shí)鐘周期內(nèi)能夠分時(shí)發(fā)射多條指令的處理機(jī)?；蛘撸噶盍魉€的級(jí)數(shù)為8或大于8即的流水線處理機(jī)稱為超流水線處理機(jī)。29. 超標(biāo)量超流水線處理機(jī)：一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)發(fā)射指令n次，每次發(fā)射指令m條，每個(gè)時(shí)鐘周期總共發(fā)射mn條。30. 超標(biāo)量處理機(jī)的相對(duì)性能最

19、高，其次為超標(biāo)量超流水線處理機(jī)，超流水線處理機(jī)的相對(duì)性能最低。31. 兩種不同并行性： 超標(biāo)量處理機(jī)采用的是空間并行性；超流水線處理機(jī)采用的是時(shí)間并行性。二、計(jì)算題： 1. 流水線吞吐率 2加速比和效率的計(jì)算CH06 向量處理機(jī)一、基本概念1. 具有向量數(shù)據(jù)表示和向量指令系統(tǒng)的處理機(jī)向量處理機(jī)是解決數(shù)值計(jì)算問題的一種高性能計(jì)算機(jī)向量處理機(jī)屬大型或巨型機(jī)，也可以用微機(jī)加一臺(tái)向量協(xié)處理器組成向量處理機(jī)一般都采用流水線結(jié)構(gòu)，通常有有多條并行工作的流水線必須把要解決的問題轉(zhuǎn)化為向量運(yùn)算，才能發(fā)揮向量處理機(jī)的效率2. 0元素很多，非0元素很少的向量稱為稀疏向量3. 向量處理機(jī)的結(jié)構(gòu):主要采用兩種方法：存

20、儲(chǔ)器存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和寄存器寄存器結(jié)構(gòu)。4. 向量處理方式：橫向處理方式、縱向處理方式、縱橫處理方式。5. 向量處理機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)：（1） 向量鏈接技術(shù)（2） 向量循環(huán)開采技術(shù)（3） 向量遞歸技術(shù)二、計(jì)算題：1. 判斷并行 鏈接的條件 2. 列向量操作分成編隊(duì)，然后計(jì)算每個(gè)編隊(duì)的開始時(shí)間、獲得第一個(gè)結(jié)果元素的時(shí)間和獲得最后一個(gè)結(jié)果元素的時(shí)間 CH07一、基本概念1. 互連網(wǎng)絡(luò)：是一種由開關(guān)元件按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)處理機(jī)或多個(gè)功能部件之間的相互連接。2. 互連網(wǎng)絡(luò)的主要性能參數(shù)：(1)頻帶寬度(2)傳輸時(shí)間(3)飛行時(shí)間(4)傳輸時(shí)延(5)發(fā)送方開銷(6)接

21、收方開銷3.總時(shí)延發(fā)送方開銷飛行時(shí)間 消息長(zhǎng)度/頻寬接收方開銷4.互連網(wǎng)絡(luò)的種類：靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò) 循環(huán)互連網(wǎng)絡(luò)多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò) 全排列互連網(wǎng)絡(luò) 全交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)二、計(jì)算題：基本互連函數(shù)的定義與計(jì)算（計(jì)算）書P395CH08并行處理機(jī)(SIMD)一、基本概念1. 兩種并行性概念：(1)同時(shí)性并行Simultaneity：兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生。(2)并發(fā)性并行Concurrency：兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。 2. 并行處理機(jī)的主要特點(diǎn)如下：（1） 速度快，而且潛力大（2） 模塊性好，生產(chǎn)和維護(hù)方便（3） 可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)和重構(gòu)（4） 效率低3. 三條技術(shù)途徑：(1)資源重

22、復(fù)：重復(fù)設(shè)置多個(gè)部件來提高速度。(2)時(shí)間重疊：流水線(3)資源共享：分時(shí)系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)4. 并行處理機(jī)的定義：多個(gè)處理部件PU按照一定方式互連，在同一個(gè)控制部件CU控制下，對(duì)各自的數(shù)據(jù)完成同一條指令規(guī)定的操作。從CU看，指令是串行執(zhí)行的，從PU看，數(shù)據(jù)是并行處理的。 4. 并行處理機(jī)也稱為陣列處理機(jī)，按照按照佛林分類法，它屬于SIMD處理機(jī)。5. 并行處理機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域：用于高速向量或矩陣運(yùn)算。6.一臺(tái)并行處理機(jī)由五個(gè)部分組成： 多個(gè)處理單元PE，多個(gè)存儲(chǔ)器模塊M，一個(gè)控制器CU，一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)ICN，一臺(tái)輸入輸出處理機(jī)IOP。并行處理機(jī)有兩種典型結(jié)構(gòu)：分布存儲(chǔ)器并行處理機(jī)，共享存儲(chǔ)器并行

23、處理機(jī)。7.目前的大部分并行處理機(jī)屬于基于分布式存儲(chǔ)器模型。分布式存儲(chǔ)器并行處理機(jī)比較容易構(gòu)成MPP(Massively Parallel Processor)，可以有幾十萬個(gè)處理部件PE。CU是控制部件。對(duì)于標(biāo)量指令，在CU中直接執(zhí)行；對(duì)于向量指令，CU把它廣播到各個(gè)PE中去執(zhí)行。在CU中通常有一個(gè)較大容量的存儲(chǔ)器，用來存放程序和共享數(shù)據(jù)。IOP是輸入輸出處理機(jī)，或稱為主機(jī)。在IOP上安裝操作系統(tǒng)，它除了負(fù)擔(dān)輸入輸出工作外，還負(fù)責(zé)程序的編輯、編譯和調(diào)試等工作。 IOP可以是一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)。分布式存儲(chǔ)器并行處理機(jī)必須依靠并行算法來提高PE的利用率。因此，應(yīng)用領(lǐng)域有限，可以認(rèn)為是一種專用計(jì)算機(jī)。

24、數(shù)據(jù)在局部存儲(chǔ)器中的分布是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。標(biāo)量指令與向量指令可以并發(fā)執(zhí)行。實(shí)例：IlliacIV 陣列處理機(jī)8.共享多體并行存儲(chǔ)器SM通過互連網(wǎng)絡(luò)與各處理單元PE相連。存儲(chǔ)模塊的數(shù)目等于或略大于處理單元的數(shù)目。為了實(shí)現(xiàn)無沖突訪問，存儲(chǔ)模塊的個(gè)數(shù)為質(zhì)數(shù)。在存儲(chǔ)模塊之間合理分配數(shù)據(jù)，通過靈活、高速的互連網(wǎng)絡(luò)，使存儲(chǔ)器與處理單元之間的數(shù)據(jù)傳送在大多數(shù)向量運(yùn)算中都能以存儲(chǔ)器的最高頻率進(jìn)行，而最少受存儲(chǔ)器沖突的影響。實(shí)例：BSP 計(jì)算機(jī)9.陣列處理機(jī)的并行算法（1）矩陣乘（2）求累加和CH09多處理機(jī)1. 多處理機(jī)定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上處理機(jī)(包括PU和CU)，通過高速互連網(wǎng)絡(luò)連接起來，在統(tǒng)一的操作系統(tǒng)管理下，實(shí)現(xiàn)指令以上級(jí)（任務(wù)級(jí)、作業(yè)級(jí)）并行。 按照Flynn分類法，多處理機(jī)系統(tǒng)屬于MIMD計(jì)算機(jī)2. 多處理機(jī)分類:多處理機(jī)系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的處理機(jī)組成，每個(gè)處理機(jī)都能夠獨(dú)立執(zhí)行自己的程序。按照處