體系結(jié)構(gòu)名詞解釋

1、學習好資料歡迎下載名詞解釋：（1）靜態(tài)流水線一一同一時間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能的連接方式 工作。（2）分段開米 當向量的長度大于向量寄存器的長度時，必須把長向量分成長度固定的段，然后循環(huán)分段處理，每一次循環(huán)只處理一個向量段。（3）計算機體系結(jié)構(gòu)一一程序員所看到的計算機的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性（4）時間重疊一一在并行性中引入時間因素，即多個處理過程在時間上相互錯 開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（5）TLB個專用高速存儲器，用于存放近期經(jīng)常使用的頁表項，其內(nèi)容是 頁表部分內(nèi)容的一個副本（6）結(jié)構(gòu)沖突指某種指令組合因為資源沖突而不 能正常執(zhí)行（

2、7）程序的局部性原理一一程序在執(zhí)行時所訪問的地址不是隨機的，而是相對簇聚；這種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分。（8） 2： ICache經(jīng)驗規(guī)則一一 大小為N的直接映象Cache的失效率約等于大小為 N 12的兩路組相聯(lián)Cache的 實效率。（9）組相聯(lián)映象 主存中的每一塊可以放置到 Cache中唯一的一組中 任何一個地方（10）數(shù)據(jù)相關(guān) 當指令在流水線中重疊執(zhí)行時， 流水線有可能 改變指令讀/寫操作的順序，使得讀/寫操作順序不同于它們非流水實現(xiàn)時的順序， 將導致數(shù)據(jù)相關(guān)。（1）動態(tài)流水線一一同一時間內(nèi)，當某些段正在實現(xiàn)某種運算 時，另一些段卻在實現(xiàn)另一種運算。（2）透明性一一指在計算機技術(shù)中，把本

3、來 存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看又好像不存在的特性。（3）層次結(jié)構(gòu)計 算機系統(tǒng)可以按語言的功能劃分為多級層次結(jié)構(gòu)，每一層以不同的語言為特征。（4）資源共享是一種軟件方法，它使多個任務按一定的時間順序輪流使用 同一套硬件設(shè)備。（5）快表一一個專用高速存儲器，用于存放近期經(jīng)常使用的頁 表項，其內(nèi)容是頁表部分內(nèi)容的一個副本。（6）控制相關(guān)指由分支指令引起的相關(guān)，它需要根據(jù)分支指令的執(zhí)行結(jié)果來確定后續(xù)指令是否執(zhí)行。（7）存儲層次一一采用不同的技術(shù)實現(xiàn)的存儲器，處在離CPU不同距離的層次上，目標是達到離CPU最近的存儲器的速度，最遠的存儲器的容量。（8）失效開銷一一CPU 向二級存儲器發(fā)出訪問請求到

4、把這個數(shù)據(jù)調(diào)入一級存儲器所需的時間。（9）全相聯(lián)映象 主存中的任一塊可以被放置到 Cache中任意一個地方。計算機組成指的是計算機組成的物理實現(xiàn)，包括物理機器中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏 輯設(shè)計等。系列機是指由同一廠家生產(chǎn)的具有相同體系結(jié)構(gòu)的單具有不同不同組成和實現(xiàn)的一系列不同型號的機器。兼容機：不同制造商生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機。軟件兼容：同一個軟件可以不加修改第運行于體系結(jié)構(gòu)相同的各檔及其，而且它們所獲得 的結(jié)果一樣，差別只在于運行時間不同。向后前兼容是指按照某個時期投入市場的某種型號計算機編制的程序，不加修改的就能運行于再他之后前投入市場計算機。向上下兼容：指的是按照某檔計算機編

5、制的程序，不加修改就能運行于比他高低的計算機。模擬：是指用軟件的方法在一臺現(xiàn)有的計算機上實現(xiàn)另一臺計算機的指令集。只要在實并行性：是指計算機系統(tǒng)在同一時刻或者同一時間間隔內(nèi)進行多種運算或者操作。踐上互相重疊，就存在并行性，他包含同時性和并發(fā)性兩種含義同時性：兩個或者兩個以上的時間在同一時刻發(fā)生。并發(fā)性：兩個或者兩個以上的時間在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。提高并行性的技術(shù)途徑：（1）時間重疊：多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。 源，尤其是硬件資源，大幅度提高計算機系統(tǒng)的性能。 它使多個任務按一定時間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。(2)資源重復：

6、通過重復設(shè)置資(3 )資源共享：是一種軟件方法,3、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成、計算機實現(xiàn)之間的關(guān)系： 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是計算機系統(tǒng)的軟、硬件的界面， 級所具有的屬性。計算機組成：指的是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包含物理機器級中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。它著眼于物理機器級內(nèi)各事件的排序方式與控制方式、 及各部件之間的關(guān)系。即機器語言程序員所看到的傳統(tǒng)機器各部件的功能以計算機的實現(xiàn)：指的是計算機組成的物理實現(xiàn)，包括處理機、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，信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術(shù) 等。它著眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)，其中器件技術(shù)在實現(xiàn)技

7、術(shù)中起主導作用。4存儲程序計算機(馮諾依曼結(jié)構(gòu))儲器中。1.2.采用存儲程序原理，將程序和數(shù)據(jù)存放在同一存指令在存儲器中按其執(zhí)行順序存儲，由指令計數(shù)器指明每條指令所在的單元地址。從事件開始到結(jié)束之間的時間，也稱執(zhí)行時間。 用于測試計算機性能的程序，可分為四類：真實程序、核心程序、小響應時間 測試程序測試程序、合成測試程序。測試程序組件 一一選擇一個各個方面有代表性的測試程序，組成一個通用的測試程 序集合。這個通用的測試程序集合稱為測試程序組件。大概率事件優(yōu)先 一一此原則是計算機體系結(jié)構(gòu)中最重要和最常用的原則。對于大概 率事件(最常見的事件)，賦予它優(yōu)先的處理權(quán)和資源使用權(quán)，以獲得全局的最優(yōu)結(jié)果

8、。系統(tǒng)加速比系統(tǒng)改進前與改進后總執(zhí)行時間之比。Amdahl定律一一加快某部件執(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)中的所占的重要性。程序的局部性原理一一程序在執(zhí)行時所訪問的地址不是隨機的，而是相對簇聚；這 種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分。CPI指令時鐘數(shù)(Cycles per Instruction )。第二章1 CISC 復雜指令集計算機。RISC精簡指令集計算機。2增強CISC指令功能主要是從以下幾個方面著手：面向目標程序增強指令功能a增強運算型指令的功能；b增強數(shù)據(jù)傳送指令的功能；c增強程序控制指令的功能，豐富的程序控制指令為編程提供了多種選擇。1. CISC結(jié)構(gòu)存在的缺點(1

9、) 在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)的復雜性帶來了計算機體系結(jié)構(gòu)的復雜性， 成本，而且還容易造成設(shè)計錯誤。(3) CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)的復雜性給 VLSI設(shè)計增加了很大負擔，不利于單片集成。(4) CISC結(jié)構(gòu)的指令系統(tǒng)中，許多復雜指令需要很復雜的操作，因而運行速度慢。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，不利于采用先進的計算機 體系結(jié)構(gòu)技術(shù)(如流水技術(shù))來提高系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)表示：是計算機硬件能夠直接識別、指令集可以直接調(diào)用的數(shù)據(jù)類型。所有數(shù)據(jù)類型中3.4.5.6.7.8.這不僅增加了研制時間和最常用、相對比較簡單、用硬件

10、實現(xiàn)比較容易的幾種MIPS的寄存器（了解）P43頁MIPS的數(shù)據(jù)尋址方式有那四種？寄存器尋址、立即數(shù)尋址、偏移量尋址、寄存器間接尋址哈弗曼編碼方法的計算（1）碼長表示法（2）碼點表示法2設(shè)計RISC原則（1）選取使用頻率最高的指令，并補充一些最有用的指令；（2）每條指令的功能應盡可能簡單，并在一個機器周期內(nèi)完成；（3）所有指令長度均相同；（4）只有Load和Store操作指令才訪問存儲器；（5）其它指令操作均在寄存器之間進行；（6）以簡單有效的方式支持高級語言。 數(shù)據(jù)表示：硬件能夠直接識別、指令集可以直接調(diào)用的數(shù)據(jù)類型。MIPS寄存器有32個64位通用寄存器，提供了單精度和雙精度（32位和64

11、位）操作的指令；尋址方式：a.立即數(shù)尋址b.偏移量尋址C寄存器間接尋址（0作偏移量）d.16位絕對尋址（R0作基址寄存器）；指令格式：I類、R類、J類指令第三章1流水技術(shù)是指：將一個重復的時序過程分解成為若干個子過程，而每個子過程都可有效指令編譯或寄存地在其專用功能段上與其他子過程同時執(zhí)行。流水線實現(xiàn)的五步：取指令、器讀取、執(zhí)行或有效地址計算、存儲器訪問或分支完成、寫回2、指令流水線特點：會造成（4）流水技術(shù)（1）流水線把一個處理過程分解成若干個子過程，每個子過程由專用的功能段實現(xiàn)； 各個功能段所需時間應盡量相等，否則，時間長的功能段將成為流水線的瓶頸， 流水線的堵塞”和斷流” （3）流水線每

12、個功能部件后面都有一個緩沖寄存器適合于大量重復的時序過程，只有輸入端能連續(xù)地提供任務，流水線的效率才能充分發(fā)揮。（5）流水線需要有通過時間和排空時間3、流水線中的相關(guān)是指相鄰或相近的兩條指令因存在某種關(guān)聯(lián)相關(guān)分類：（1）數(shù)據(jù)相關(guān)（2）名相關(guān)，包括反相關(guān)和輸出相關(guān)（輸出相關(guān)用換名技術(shù)來消 除）（ 3）控制沖突流水線沖突分類及對策：（1）結(jié)構(gòu)沖突（2）數(shù)據(jù)沖突，包括寫后讀沖突、寫后寫沖突和讀后寫沖突，對策有定向技術(shù)、停頓（氣泡法）和編譯器解決（3）控制沖突， 最簡單方法凍結(jié)或排空4、流水線的分類（1）功能上；單功能流水線；多功能流水線（2）同一時段各段之間聯(lián)系（對多功能來說）：靜態(tài)流水線、動態(tài)流水

13、線；（3）級別上：部件級流水線、處理機級流水線、處理機間流水線；（4）按是否有反饋回路：線性流水線、非線性流水線；（5）按任務流入和流出順序是否相同：順序流水線、亂序流水線；5，吞吐率是指單位時間內(nèi)流水線所完成的任務數(shù)或輸出結(jié)果的數(shù)量。 最大吞吐率是指流水線在連續(xù)流動達到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的吞吐率。第五章存儲層次1、 cache降低失效率的幾種方法 增加塊大小、提高相聯(lián)度、victim cache、偽相聯(lián) cache 硬 件預存、編譯器控制的預存、編譯器優(yōu)化2、 子塊放置技術(shù)：把Cache塊進一步劃分為更小的塊（子塊），并給每個子塊賦予一位有效位，用于指明該子塊中的數(shù)據(jù)是否有效。Cache與下一

14、級存儲器之間以子塊為單位傳送數(shù)據(jù)。但標識仍以塊為單位4、減少失效開銷技術(shù)讓讀失效優(yōu)先于寫子塊放置技術(shù)請求字處理技術(shù)非阻塞Cache技術(shù)采用兩級Cache5、請求字優(yōu)先： 調(diào)塊時，從請求字所在的位置讀起。這樣，第一個讀出的字便是請求字。 將之立即發(fā)送給CPU從執(zhí)行程序的角度來看，并行性等級從低到高可分為：(1 )指令內(nèi)部并行：單條指令中各微操作之間的并行。(2) 指令級并行：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令。(3) 線程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的線程。通常是以一個進程內(nèi)派生的多個線程 為調(diào)度單位。(4)任務級或過程級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的過程或任務(程序段) 以子程序或進程為調(diào)度單元。(5)作業(yè)或程序級并行：并行執(zhí)行兩個或兩個以上的作業(yè)或程序。1.存儲器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的基本依據(jù)是程序的局部性原理，它包含時間局部性和空間局部性兩方面。2. 偽相聯(lián)既能獲得多路組相聯(lián) cache的命中率，又能保持直接映像cache的命中速度。3. CPU中用來存儲操作數(shù)的存儲單元主要有寄存器、堆棧和累加器。4. 將計算機系統(tǒng)中某一功能的處理速度提高到原來的20倍，但該系統(tǒng)的處理時間僅占整個系統(tǒng)運行時間的 40%，則采用此提高性能的方法后，能使整個系統(tǒng)的性能提高到原來的1.61 倍。5.虛擬存儲器采用全相聯(lián)映像規(guī)則：寫策略采用寫回策略。1.計算機