計算機體系結(jié)構(gòu)各章簡答題及答案

1、第一章 計算機體系結(jié)構(gòu)的基本概念 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A01#A01 1. 什么是計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A02#A02 2. 硬件和軟件在什么意義上是等效的？在什么意義上是不等效的？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A03#A03 3. 經(jīng)典計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實質(zhì)是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A04#A04 4. 語言實現(xiàn)

2、的兩種基本技術(shù)是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A05#A05 5. 對于通用寄存器型機器來說，機器語言程序設(shè)計者所看到的計算機的屬性主要有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A06#A06 6. 什么是軟件兼容？軟件兼容有幾種？其中哪一種是軟件兼容的根本特征？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A07#A07 7. 什么是系列機？它的出現(xiàn)較好地解決了什么矛盾？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/

3、01-15.htm l A08#A08 8. 對計算機發(fā)展非常關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A09#A09 9. 實現(xiàn)軟件移植的主要途徑有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A10#A10 10. 試以系列機為例，說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)三者之間的關(guān)系。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A11#A11 11. 存儲程序計算機在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的主要特點是什么？ HYPERLINK http:/

4、sse.tongj/arch/01-15.htm l A12#A12 12. 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況看，新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要從哪兩方面著手？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A13#A13 13. 軟件技術(shù)兩個最重要的發(fā)展趨勢是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A14#A14 14. 計算機系統(tǒng)設(shè)計人員的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來自哪幾個方面？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A15#A15 15. 一種計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的生命周期是怎樣的？

5、HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A16#A16 16. 商品的標價（價格）由哪些因素構(gòu)成？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A17#A17 17. 對計算機系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響的主要因素有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A18#A18 18. 用戶CPU時間由哪三個因素決定？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A19#A19 19. 目前常用的測試程序分為哪五類？ HYPERLI

6、NK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A20#A20 20. 什么叫測試程序組件？在評價計算機系統(tǒng)設(shè)計時最常見的測試程序組件是哪個？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A21#A21 21. SPEC2000測試程序組件中包括哪幾個測試程序組件？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A22#A22 22. 測試基于Microsoft公司的Windows系列操作系統(tǒng)平臺的最常用測試組件有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-

7、15.htm l A23#A23 23. 常用的專門的性能指標測試程序有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A24#A24 24. 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A25#A25 25. 根據(jù)Amdahl定律，系統(tǒng)加速比由哪兩個因素決定？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A26#A26 26. 從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級從低到高可分為哪幾級？ HYPERLINK ht

8、tp:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A27#A27 27. 從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級從低到高可以分為哪幾級？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A28#A28 28. 計算機系統(tǒng)中提高并行性的技術(shù)途徑有哪三種？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A29#A29 29. 多機系統(tǒng)的耦合度可以分為哪幾類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A30#A30 30. 單機系統(tǒng)和多機系統(tǒng)中，都是按哪三種技術(shù)途徑分別發(fā)展為

9、哪三類多處理機？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l A31#A31 31. 三種類型的多處理機（同構(gòu)型多處理機、異構(gòu)型多處理機、分布處理系統(tǒng)）的主要區(qū)別是什么？1. 什么是計算機系統(tǒng)的多級層次結(jié)構(gòu)？從計算機語言的角度，把計算機系統(tǒng)按功能劃分成以下多級層次結(jié)構(gòu)： HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 2. 硬件和軟件在什么意義上是等效的？在什么意義上是不等效的？硬件和軟件在功能實現(xiàn)上是等效的，即一種功能可以由軟件實現(xiàn)，也可以由硬件實現(xiàn)。在實現(xiàn)性能上是不等效的。軟件實現(xiàn)的優(yōu)點是設(shè)計容

10、易、改進簡單；硬件實現(xiàn)的優(yōu)點是速度快。3. 經(jīng)典計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實質(zhì)是什么？計算機系統(tǒng)中軟硬件界面的確定，其界面之上的是軟件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。4. 語言實現(xiàn)的兩種基本技術(shù)是什么？翻譯和解釋是語言實現(xiàn)的兩種基本技術(shù)。它們都是以執(zhí)行一串級指令來實現(xiàn)N+1級指令，但二者存在著差別：翻譯技術(shù)是先把N+1級程序全部變換成N級程序后，再去執(zhí)行新產(chǎn)生的N級程序，在執(zhí)行過程中N+1級程序不再被訪問。而解釋技術(shù)是每當一條N+1級指令被譯碼后，就直接去執(zhí)行一串等效的N級指令，然后再去取下一條N+1級的指令，依此重復進行。在這個過程中不產(chǎn)生翻譯出來的程序，因此解釋過程是邊變換邊執(zhí)行的過程。 HY

11、PERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 5. 對于通用寄存器型機器來說，機器語言程序設(shè)計者所看到的計算機的屬性主要有哪些？(1) 數(shù)據(jù)表示 (2) 尋址規(guī)則(3) 寄存器定義(4) 指令集(5) 中斷系統(tǒng)(6) 機器工作狀態(tài)的定義和切換(7) 存儲系統(tǒng)(8) 信息保護(9) I/O結(jié)構(gòu)6. 什么是軟件兼容？軟件兼容有幾種？其中哪一種是軟件兼容的根本特征？同一個軟件可以不加修改地運行于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的各檔機器上，而且它們所獲得的結(jié)果一樣，差別只在于運行時間的不同。軟件兼容分為向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容是軟件兼容的根

12、本特征。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 7. 什么是系列機？它的出現(xiàn)較好地解決了什么矛盾？系列機是指在一個廠家內(nèi)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現(xiàn)的一系列不同型號的機器。它的出現(xiàn)較好地解決了軟件要求環(huán)境穩(wěn)定和硬件、器件技術(shù)迅速發(fā)展之間的矛盾。8. 對計算機發(fā)展非常關(guān)鍵的實現(xiàn)技術(shù)有哪些？（1） 邏輯電路；（2） 半導體DRAM(動態(tài)隨機訪問存儲器) ；（3） 磁盤；（4） 網(wǎng)絡(luò)。9. 實現(xiàn)軟件移植的主要途徑有哪些？(1) 采用系列機方法(2) 采用模擬與仿真方法(3) 采用統(tǒng)一的高級語言 HYPERLINK ht

13、tp:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 10. 試以系列機為例，說明計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)三者之間的關(guān)系。計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)；計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)。一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有多種組成；一種組成可以有多種實現(xiàn)。同一系列機中各種型號的機器具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但采用不同的組成和實現(xiàn)技術(shù)，因而具有不同的性能和價格。11. 存儲程序計算機在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的主要特點是什么？（1）機器以運算器為中心。（2）采用存儲程序原理。程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲器中，并且沒有對兩者加以區(qū)分。（3）存儲器是按地址訪問的、線性編址的空間。（4）控制流由指令

14、流產(chǎn)生。（5）指令由操作碼和地址碼組成。操作碼指明本指令的操作類型，地址碼指明操作數(shù)和操作結(jié)果的地址。（6）數(shù)據(jù)以二進制編碼表示，采用二進制運算。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 12. 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況看，新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要從哪兩方面著手？新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要從以下兩方面著手：一方面是合理地增加計算機系統(tǒng)中硬件的功能比例，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對操作系統(tǒng)、高級語言甚至應(yīng)用軟件提供更多更好的支持；另一方面則是通過多種途徑提高計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性等級，使得凡是能并行計算和處理的問題都能并行計算和處理，使這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成對算

15、法提供更多更好的支持。13. 軟件技術(shù)兩個最重要的發(fā)展趨勢是什么？(1) 程序及數(shù)據(jù)所使用存儲器容量的不斷增大；(2) 高級語言的使用越來越廣泛，在很多應(yīng)用領(lǐng)域取代了匯編語言。14. 計算機系統(tǒng)設(shè)計人員的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來自哪幾個方面？計算機系統(tǒng)設(shè)計人員的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計工具、制造工藝、軟件、應(yīng)用和經(jīng)濟等多個方面。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 15. 一種計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的生命周期是怎樣的？計算機的生命周期和系統(tǒng)中各個部分的發(fā)展密切相關(guān)。一種新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的誕生，往往以硬件為標志，它的發(fā)展和成熟，是以配套的系統(tǒng)軟件

16、和應(yīng)用為標志的。一個計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從產(chǎn)生到消亡，大致需要15 20年的時間。16. 商品的標價（價格）由哪些因素構(gòu)成？商品標價的構(gòu)成因素：原料成本、直接成本、毛利和折扣。17. 對計算機系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響的主要因素有哪些？對計算機系統(tǒng)成本產(chǎn)生影響的主要因素有時間、產(chǎn)量、商品化等因素。對成本產(chǎn)生最直接影響的是時間；產(chǎn)量是決定產(chǎn)品成本的第二個關(guān)鍵因素。18. 用戶CPU時間由哪三個因素決定？用戶CPU時間 = CPI IC / 時鐘頻率其中：CPI：指令時鐘數(shù)IC：程序執(zhí)行過程中所處理的指令數(shù) HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 1

17、9. 目前常用的測試程序分為哪五類？（1）實際應(yīng)用程序；（2）修正的（或者腳本化）應(yīng)用程序；（3）核心測試程序；（4）小測試程序；（5）合成測試程序。20. 什么叫測試程序組件？在評價計算機系統(tǒng)設(shè)計時最常見的測試程序組件是哪個？選擇一組各個方面有代表性的測試程序，組成一個通用測試程序集合。這種測試程序集合稱為測試程序組件。在評價計算機系統(tǒng)設(shè)計時最常見的測試程序組件是基于UNIX的SPEC，其主要版本包括SPEC89、SPEC92、SPEC95和SPEC2000等。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 21. SPEC2000測試

18、程序組件中包括哪幾個測試程序組件？SPEC CPU2000：測試CPU；SPECviewperf：用于測試圖形系統(tǒng)支持OpenGL庫的性能；SPECapc：測試圖形密集型應(yīng)用的性能；SPECSFS：基于NFS文件系統(tǒng)的文件服務(wù)器測試程序；SPECWeb：Web服務(wù)器測試程序。22. 測試基于Microsoft公司的Windows系列操作系統(tǒng)平臺的最常用測試組件有哪些？PCMark04包括中央處理器測試組、內(nèi)存測試組、圖形芯片測試組、硬盤測試組等。Business Winstone 2004主要用于測試計算機系統(tǒng)商業(yè)應(yīng)用的綜合性能。Multimedia Content Creation Wins

19、tone 2004主要用于測試計算機系統(tǒng)多媒體應(yīng)用的綜合性能。SiSoft Sandra Pro 2004是一套功能強大的系統(tǒng)分析評比工具，擁有超過30種以上的分析與測試模組，主要包括有CPU、存儲器、I/O接口、I/O設(shè)備、主板等。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 23. 常用的專門的性能指標測試程序有哪些？3DMark03主要測試顯卡性能和DirectX的性能。Prime95是用來估計分布式計算程序的通信情況，可使計算機高負荷運轉(zhuǎn)，所以也用來測試計算機的穩(wěn)定性。SuperPi/SuperE是計算圓周率/自然指數(shù)e的軟件，

20、通常用來測試CPU的穩(wěn)定性。24. 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析中最經(jīng)常使用的三條基本原則是什么？ （1）大概率事件優(yōu)先原則。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。（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）程序的局部性原理。程序在執(zhí)行時所訪問地址的分布不是隨機的，而是相對地簇聚。25. 根據(jù)Amdahl定律，系統(tǒng)加速比由哪兩個因素決定？系統(tǒng)加速比依賴于兩個因素：（1）可改進比例：可改進部分在原系統(tǒng)計算時間中所占的比例。（2）部件加速比：可改進部分改進以后的性能提高。 HYPERLINK

21、 http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 26. 從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級從低到高可分為哪幾級？從執(zhí)行程序的角度看，并行性等級從低到高可分為：（1）指令內(nèi)部并行：指令內(nèi)部的微操作之間的并行。（2）指令級并行：并行執(zhí)行兩條或多條指令。（3）任務(wù)級或過程級并行：并行執(zhí)行兩個或多個過程或任務(wù)(程序段)。（4）作業(yè)或程序級并行：在多個作業(yè)或程序間的并行。27. 從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級從低到高可以分為哪幾級？從處理數(shù)據(jù)的角度，并行性等級從低到高可以分為：（1）字串位串：同時只對一個字的一位進行處理。（2）字串位并：同時對一個字的全部位進行處理。（3）

22、字并位串：同時對許多字的同一位（稱位片）進行處理。（4）全并行：同時對許多字的全部或部分位進行處理。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 28. 計算機系統(tǒng)中提高并行性的技術(shù)途徑有哪三種？（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。（2）資源重復：通過重復設(shè)置資源，尤其是硬件資源，大幅度提高計算機系統(tǒng)的性能。（3）資源共享：是一種軟件方法，它使多個任務(wù)按一定時間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。29. 多機系統(tǒng)的耦合度可以分為哪幾類？（1）最低耦合：除通過某種中間存儲

23、介質(zhì)之外，各計算機之間沒有物理連接，也無共享的聯(lián)機硬件資源。 （2）松散耦合：通過通道或通信線路實現(xiàn)計算機間互連，共享某些外圍設(shè)備，機間的相互作用是在文件或數(shù)據(jù)集一級進行。 （3）緊密耦合：機間物理連接的頻帶較高，往往通過總線或高速開關(guān)實現(xiàn)互連，可以共享主存。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15.htm l TOP#TOP 30. 單機系統(tǒng)和多機系統(tǒng)中，都是按哪三種技術(shù)途徑分別發(fā)展為哪三類多處理機？單機系統(tǒng)和多機系統(tǒng)中，都是按時間重疊、資源重復和資源共享三種技術(shù)途徑，分別發(fā)展為同構(gòu)型多處理機、異構(gòu)型多處理機、分布處理系統(tǒng)。31. 三種類型的多處理機（同構(gòu)型

24、多處理機、異構(gòu)型多處理機、分布處理系統(tǒng)）的主要區(qū)別是什么？主要區(qū)別：第二章 計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A01#A01 1. 通?？砂茨奈鍌€因素對計算機指令集結(jié)構(gòu)進行分類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A02#A02 2. 在對計算機指令集結(jié)構(gòu)進行分類的五個因素中，哪一種是各種指令集結(jié)構(gòu)之間最主要的區(qū)別？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A03#A03 3. 根據(jù)CPU內(nèi)部存儲單元類型，

25、可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪幾類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A04#A04 4. 堆棧型指令集結(jié)構(gòu)、累加器型指令集結(jié)構(gòu)和通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)分別有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A05#A05 5. 現(xiàn)代大多數(shù)機器均采用通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)，為什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A06#A06 6. 通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)可細分為哪三類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/ar

26、ch/01-15-02.htm l A07#A07 7. 三種通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)分別有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A08#A08 8. 從當前的計算機技術(shù)觀點來看，CISC結(jié)構(gòu)有什么缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A09#A09 9. 增強CISC機器的指令功能主要從哪幾方面著手？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A10#A10 10. RISC的設(shè)計原則是什么？ HYPERLINK h

27、ttp:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A11#A11 11. RISC和CISC處理機的指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在指令格式、尋址方式和每條指令的周期數(shù)（CPI）三方面有哪些區(qū)別？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A12#A12 12. 計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A13#A13 13. 指令中有哪兩種表示操作數(shù)類型的方法？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm

28、l A14#A14 14指令中表示尋址方式的主要方法有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A15#A15 15. 指令集格式設(shè)計中選擇表示尋址方式的方法的依據(jù)是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A16#A16 16. 指令集結(jié)構(gòu)中采用多種尋址方式有何優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A17#A17 17. 在控制指令中使用PC相對尋址方式有什么優(yōu)點？ HYPERLINK http:/sse.tong

29、j/arch/01-15-02.htm l A18#A18 18. 在指令集格式的設(shè)計時，通?？蛇x擇哪幾種指令格式？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A19#A19 19. DLX中有哪些寄存器？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A20#A20 20. DLX有哪幾種數(shù)據(jù)類型？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l A21#A21 21. DLX采用哪幾種尋址方式？1. 通常可按哪五個因素對計算機指令集結(jié)構(gòu)進行分類？ (1

30、) 在CPU中操作數(shù)的存儲方法；(2) 指令中顯式表示的操作數(shù)個數(shù)； (3) 操作數(shù)的尋址方式； (4) 指令集所提供的操作類型； (5) 操作數(shù)的類型和大小。2. 在對計算機指令集結(jié)構(gòu)進行分類的五個因素中，哪一種是各種指令集結(jié)構(gòu)之間最主要的區(qū)別？ CPU中操作數(shù)的存儲方法，即在CPU中用來存儲操作數(shù)的存儲單元的類型，是各種指令集結(jié)構(gòu)之間最主要的區(qū)別。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 3. 根據(jù)CPU內(nèi)部存儲單元類型，可將指令集結(jié)構(gòu)分為哪幾類？ 堆棧型指令集結(jié)構(gòu)、累加器型指令集結(jié)構(gòu)、通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)4. 堆棧型指

31、令集結(jié)構(gòu)、累加器型指令集結(jié)構(gòu)和通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)分別有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 5. 現(xiàn)代大多數(shù)機器均采用通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)，為什么？ 主要有兩個方面的原因，一是寄存器和CPU內(nèi)部其他存儲單元一樣，要比存儲器快；其次是對編譯器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。6. 通用寄存器型指令集結(jié)構(gòu)可細分為哪三類？ 寄存器寄存器型寄存器存儲器型存儲器存儲器型 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 7. 三種通用寄存器型指令集

32、結(jié)構(gòu)分別有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 8. 從當前的計算機技術(shù)觀點來看，CISC結(jié)構(gòu)有什么缺點？ （1）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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，這不僅增加了研制時間和成本，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。（5）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

33、進的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)來提高系統(tǒng)的性能。9. 增強CISC機器的指令功能主要從哪幾方面著手？ (1) 面向目標程序增強指令功能；(2) 面向高級語言和編譯程序改進指令系統(tǒng)；(3) 面向操作系統(tǒng)的優(yōu)化實現(xiàn)改進指令系統(tǒng)。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 10. RISC的設(shè)計原則是什么？ （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(yīng)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，其它指令操作均在寄存器之間進行； （5）以簡單有

34、效的方式支持高級語言。11. RISC和CISC處理機的指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在指令格式、尋址方式和每條指令的周期數(shù)（CPI）三方面有哪些區(qū)別？ 比較內(nèi)容 CISC RISC 指令格式 變長編碼 定長編碼 尋址方式 各種都有 只有 load/store 指令可以訪存 CPI 遠遠大于 1 為 1 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 12. 計算機指令集結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的內(nèi)容有哪些？ (1) 指令集功能設(shè)計：主要有RISC和CISC兩種技術(shù)發(fā)展方向 (2) 尋址方式的設(shè)計 (3) 操作數(shù)表示和操作數(shù)類型(4) 尋址方式的表示：可以將尋址

35、方式編碼于操作碼中，也可以將尋址方式作為一個單獨的域來表示。 (5) 指令集格式的設(shè)計：有變長編碼格式、固定長度編碼格式和混合型編碼格式三種。13. 指令中有哪兩種表示操作數(shù)類型的方法？ （1）操作數(shù)的類型由操作碼的編碼指定，這是最常見的一種方法；（2）數(shù)據(jù)可以附上由硬件解釋的標記，由這些標記指定操作數(shù)的類型，從而選擇適當?shù)倪\算。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 14指令中表示尋址方式的主要方法有哪些？ 表示尋址方式有兩種常用的方法：（1）將尋址方式編于操作碼中，操作碼在描述指令功能的同時也描述了相應(yīng)的尋址方式。這種方

36、式譯碼快，但操作碼和尋址方式的結(jié)合不僅增加了指令的條數(shù)，導致了指令的多樣性，而且增加了CPU對指令譯碼的難度。（2）為每個操作數(shù)設(shè)置一個地址描述符，由該地址描述符表示相應(yīng)操作數(shù)的尋址方式。這種方式譯碼較慢，但操作碼和尋址獨立，易于指令擴展。15. 指令集格式設(shè)計中選擇表示尋址方式的方法的依據(jù)是什么？ 主要由指令集結(jié)構(gòu)所采用的尋址方式種類及其適用范圍，以及操作碼與尋址方式之間的獨立程度來決定。如果某些指令集結(jié)構(gòu)的指令有15個操作數(shù)，每個操作數(shù)有10種尋址方式，對于這種大規(guī)模的操作數(shù)和尋址方式組合，通常采用增設(shè)地址描述符的方法來描述尋址方式。對諸如Load/Store類型指令集結(jié)構(gòu)的指令，由于只有

37、13個操作數(shù)，而且只有有限幾種尋址方式。通常將尋址方式編碼于操作碼中。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 16. 指令集結(jié)構(gòu)中采用多種尋址方式有何優(yōu)缺點？ 在指令集結(jié)構(gòu)中采用多種尋址方式可以顯著地減少程序的指令條數(shù)；但同時也可能增加實現(xiàn)的復雜度和使用這些尋址方式的指令的執(zhí)行時鐘周期數(shù)（CPI）。17. 在控制指令中使用PC相對尋址方式有什么優(yōu)點？ (1) 有效地縮短指令中表示目標地址的字段的長度； (2) 使得代碼在執(zhí)行時與它被載入的位置無關(guān)。18. 在指令集格式的設(shè)計時，通常可選擇哪幾種指令格式？ (1) 變長編碼格式

38、。這種編碼方式可以有效減少程序的目標代碼大小。(2) 固定長度編碼格式。這種編碼方式可以降低譯碼的復雜度，提高譯碼的性能。 (3) 混合型編碼格式。兼顧降低目標代碼長度和降低譯碼復雜度。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-02.htm l TOP#TOP 19. DLX中有哪些寄存器？ （1）32個通用寄存器；（2）32個浮點寄存器；（3）一些特別的寄存器。20. DLX有哪幾種數(shù)據(jù)類型？ 多種長度的整型數(shù)據(jù)和浮點數(shù)據(jù)。（1）整型數(shù)據(jù)：8位、16位和32位多種長度。（2）浮點數(shù)據(jù)：32位單精度浮點數(shù)和64位雙精度浮點數(shù)。21. DLX采用哪幾種尋址方式？

39、 寄存器尋址、立即值尋址、偏移尋址和寄存器間接尋址第三章 流水線技術(shù) HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A01#A01 1. 流水技術(shù)有哪些特點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A02#A02 2. 按照流水線所完成的功能來分，流水線可分為哪兩類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A03#A03 3. 按照同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來分，流水線可分為哪兩類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/ar

40、ch/01-15-03.htm l A04#A04 4. 按照流水的級別來分，流水線可分為哪三類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A05#A05 5. 按照數(shù)據(jù)表示來分，流水線可分為哪兩類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A06#A06 6. 按照流水線中是否有反饋回路來分，流水線可分為哪兩類？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A07#A07 7. 一條DLX指令的執(zhí)行需要幾個時鐘周期？它們分別是什么？ HYPE

41、RLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A08#A08 8. DLX流水線寄存器的作用是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A09#A09 9. 消除流水線的瓶頸段有哪些方法？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A10#A10 10. 評價流水線的性能指標是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A11#A11 11. 流水線中有哪三種相關(guān)？各是什么原因造成的？ HYPE

42、RLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A12#A12 12. 解決流水線結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A13#A13 13. 為什么流水線設(shè)計者有時會允許結(jié)構(gòu)相關(guān)的存在？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A14#A14 14. 定向技術(shù)的主要思想是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A15#A15 15. DLX流水線中所有數(shù)據(jù)相關(guān)都可以通過

43、定向技術(shù)消除，而不需要暫停嗎？試舉例說明。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A16#A16 16根據(jù)指令對寄存器的讀寫順序，可將數(shù)據(jù)相關(guān)分為哪三種類型？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A17#A17 17解決流水線數(shù)據(jù)相關(guān)的方法有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A18#A18 18. 減少流水線處理分支指令時的暫停時鐘周期數(shù)有哪兩種途徑？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-

44、15-03.htm l A19#A19 19. 在DLX基本流水線中可采用哪些靜態(tài)方法降低分支損失？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A20#A20 20從編譯技術(shù)的角度，降低流水線分支損失的方法有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A21#A21 21. 預測分支失敗方法的主要思想是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A22#A22 22. “延遲分支”方法的主要思想是什么？ HYPERLINK http:

45、/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A23#A23 23為了在分支延遲槽中填入有效指令，一般采用哪三種方法？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A24#A24 24. 調(diào)度分支延遲指令的三種常用方法的特點和局限性是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A25#A25 25有哪幾種向量處理方式？它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A26#A26 26什么是向量

46、鏈接技術(shù)？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l A27#A27 27. 衡量向量處理機性能的主要參數(shù)有哪些？1. 流水技術(shù)有哪些特點？ （1）流水過程由多個相聯(lián)系的子過程組成，每個過程稱為流水線的“級”或“段”；（2）每個子過程由專用的功能段實現(xiàn)；（3）各個功能段所需時間應(yīng)盡量相等；（4）流水線需要有“通過時間”，在此之后流水過程才進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，每一個時鐘周期(拍)流出一個結(jié)果；（5）流水技術(shù)適合于大量重復的時序過程，只有在輸入端能連續(xù)地提供任務(wù)，流水線的效率才能充分發(fā)揮。2. 按照流水線所完成的功能來分，流水線可分為哪兩類？ （1）

47、單功能流水線：只能完成一種固定功能的流水線。（2）多功能流水線：流水線的各段可以進行不同的連接，從而使流水線在不同的時間，或者在同一時間完成不同的功能。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 3. 按照同一時間內(nèi)各段之間的連接方式來分，流水線可分為哪兩類？ （1）靜態(tài)流水線：在同一時間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能的連接方式工作。（2）動態(tài)流水線：在同一時間內(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。4. 按照流水的級別來分，流水線可分為哪三類？ （1）部件級流水線（運算操作流水線）：把處理機的算術(shù)邏輯部件

48、分段，以便為各種數(shù)據(jù)類型進行流水操作。（2）處理機級流水線（指令流水線）：把解釋指令的過程按照流水方式處理。（3）處理機間流水線（宏流水線）：由兩個以上的處理機串行地對同一數(shù)據(jù)流進行處理，每個處理機完成一項任務(wù)。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 5. 按照數(shù)據(jù)表示來分，流水線可分為哪兩類？ （1）標量流水處理機：處理機不具有向量數(shù)據(jù)表示，僅對標量數(shù)據(jù)進行流水處理。（2）向量流水處理機：處理機具有向量數(shù)據(jù)表示，并通過向量指令對向量的各元素進行處理。6. 按照流水線中是否有反饋回路來分，流水線可分為哪兩類？ （1）線性流水

49、線：流水線的各段串行連接，沒有反饋回路。（2）非線性流水線：流水線中除有串行連接的通路處，還有反饋回路。7. 一條DLX指令的執(zhí)行需要幾個時鐘周期？它們分別是什么？ 一條DLX指令的執(zhí)行需要5個時鐘周期。它們分別是：取指令周期（IF）、指令譯碼/讀寄存器周期（ID）、執(zhí)行/有效地址計算周期（EX）、存儲器/分之完成周期（MEM）、寫回周期（WB）。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 8. DLX流水線寄存器的作用是什么？ 把數(shù)據(jù)和控制信息從一個流水段傳送到下一個流水段。9. 消除流水線的瓶頸段有哪些方法？ (1) 細分瓶

50、頸段；(2) 重復設(shè)置瓶頸段。10. 評價流水線的性能指標是什么？ (1) 吞吐率：指在單位時間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)或輸出結(jié)果的數(shù)量。(2) 流水線的加速比：指m段流水線的速度與等功能的非流水線的速度之比。(3) 效率：指流水線的設(shè)備利用率。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 11. 流水線中有哪三種相關(guān)？各是什么原因造成的？ （1）結(jié)構(gòu)相關(guān)：當硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求,而發(fā)生資源沖突時,就發(fā)生了結(jié)構(gòu)相關(guān)。（2）數(shù)據(jù)相關(guān)：當一條指令需要用到前面指令的執(zhí)行結(jié)果，而這些指令均在流水線中重疊執(zhí)行時，就可能引起數(shù)據(jù)相

51、關(guān)。（3）控制相關(guān)：當流水線遇到分支指令和其它能夠改變PC值的指令時，就會發(fā)生控制相關(guān)。12. 解決流水線結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法有哪些？ （1）流水化功能單元；（2）資源重復；（3）暫停流水線。13. 為什么流水線設(shè)計者有時會允許結(jié)構(gòu)相關(guān)的存在？ 主要有兩個原因：一是為了減少硬件開銷，二是為了減少功能單元的延遲。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 14. 定向技術(shù)的主要思想是什么？ 在發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)時，后面的指令并不是馬上就要用到前一條指令的計算結(jié)果。如果能夠?qū)⒂嬎憬Y(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到需要它的地方，就可以避免暫停。當定向硬件

52、檢測到前面某條指令的結(jié)果寄存器就是當前指令的源寄存器時，控制邏輯會將前面那條指令的結(jié)果直接從其產(chǎn)生的地方定向到當前指令所需的位置。15. DLX流水線中所有數(shù)據(jù)相關(guān)都可以通過定向技術(shù)消除，而不需要暫停嗎？試舉例說明。 DLX流水線中有需要暫停的數(shù)據(jù)相關(guān)。例：在下列指令序列中，需要在LW指令之后插入一個暫停周期，然后再用定向技術(shù)消除相關(guān)。LW R1 ， 0（R2）SUB R4 ， R1 ，R5AND R6 ， R1 ，R716根據(jù)指令對寄存器的讀寫順序，可將數(shù)據(jù)相關(guān)分為哪三種類型？ （1）寫后讀相關(guān)（2）寫后寫相關(guān)（3）讀后寫相關(guān) HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/0

53、1-15-03.htm l TOP#TOP 17解決流水線數(shù)據(jù)相關(guān)的方法有哪些？ （1）定向技術(shù)：在某條指令產(chǎn)生一個結(jié)果之前，其他指令并不真正需要該計算結(jié)果，如果將該計結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其他指令需要它的地方，就可以避免暫停。（2）暫停技術(shù)：設(shè)置一個“流水線互鎖”的功能部件，一旦流水線互鎖檢測到數(shù)據(jù)相關(guān)，流水線暫停執(zhí)行發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)指令后續(xù)的所有指令。直到該數(shù)據(jù)相關(guān)解決為止。（3）采用編譯器調(diào)度。 （4）重新組織代碼順序。18. 減少流水線處理分支指令時的暫停時鐘周期數(shù)有哪兩種途徑？ (1) 在流水線中盡早判斷出分支轉(zhuǎn)移是否成功；(2) 盡早計算出分支轉(zhuǎn)移成功時的PC值（即分支的目標地址）

54、。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 19. 在DLX基本流水線中可采用哪些靜態(tài)方法降低分支損失？ (1) 修改硬件：在ID段增加一個加法器，將計算分支目標地址的操作移到ID段完成。(2) 預測分支失敗的方法(3) 延遲分支方法20從編譯技術(shù)的角度，降低流水線分支損失的方法有哪些？ (1) 凍結(jié)或排空流水線的方法； (2) 預測分支失敗的方法； (3) 預測分支成功的方法；(4) 延遲分支方法。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 21. 預測分支失

55、敗方法的主要思想是什么？ 當流水線譯碼到一條分支指令時，流水線繼續(xù)取指令，并允許該分支指令后的指令繼續(xù)在流水線中流動。當流水線確定分支轉(zhuǎn)移成功與否以及分支的目標地址之后，如果分支轉(zhuǎn)移成功，流水線必須將在分支指令之后取出的所有指令轉(zhuǎn)化為空操作，并在分支的目標地址處重新取出有效的指令；如果分支轉(zhuǎn)移失敗，那么可以將分支指令看作是一條普通指令，流水線正常流動，無需將在分支指令之后取出的所有指令轉(zhuǎn)化為空操作。22. “延遲分支”方法的主要思想是什么？ 其主要思想是從邏輯上“延長”分支指令的執(zhí)行時間。設(shè)延遲長度為n的分支指令后面有n個分支延遲槽，選擇n條有效和有用的指令放入分支延遲槽中，無論分支成功與否，

56、流水線都會執(zhí)行這些指令。處于分支延遲槽中的指令“掩蓋”了流水線原來所必須插入的暫停周期。23為了在分支延遲槽中填入有效指令，一般采用哪三種方法？ 從前調(diào)度、從目標處調(diào)度、從失敗處調(diào)度 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 24. 調(diào)度分支延遲指令的三種常用方法的特點和局限性是什么？ 25有哪幾種向量處理方式？它們對向量處理機的結(jié)構(gòu)要求有何不同？ (1) 水平處理方式：不適合對向量進行流水處理。 (2) 垂直處理方式：適合對向量進行流水處理，向量運算指令的源/目向量都放在存儲器內(nèi)，使得流水線運算部件的輸入、輸出端直接與存儲器相

57、聯(lián)，構(gòu)成M-M型的運算流水線。 (3) 分組處理方式：適合流水處理。可設(shè)長度為n的向量寄存器，使每組向量運算的源/目向量都在向量寄存器中，流水線的運算部件輸入、輸出端與向量寄存器相聯(lián)，構(gòu)成R-R型運算流水線。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 26什么是向量鏈接技術(shù)？ 當兩條向量指令出現(xiàn)“寫后讀”相關(guān)時，若它們不存在功能部件沖突和向量寄存器(源或目的)沖突，就有可能把它們所用的功能部件頭尾相接，形成一個鏈接流水線，進行流水處理。27. 衡量向量處理機性能的主要參數(shù)有哪些？ (1) 向量指令的處理時間(2) 峰值性能：向量

58、長度為無窮大時，向量處理機的最高性能。(3) 半性能向量長度：向量處理機的性能為其峰值性能一半時所需的向量長度。(4) 向量長度臨界值：對同一段程序代碼而言，向量方式的處理速度優(yōu)于標量串行方式處理速度時所需的最小向量長度。 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-03.htm l TOP#TOP 第五章 存儲層次 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A01#A01 1. 單級存儲器的主要矛盾是什么？通常采取什么方法來解決？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.h

59、tm l A02#A02 2. 評價存儲層次的主要參數(shù)有哪些？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A03#A03 3. “Cache主存”和“主存輔存”層次的主要區(qū)別是什么？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A04#A04 4. 在存儲層次中應(yīng)解決哪四個問題？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A05#A05 5. 地址映象方法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/

60、01-15-05.htm l A06#A06 6. 組相聯(lián)Cache比相同容量的直接映象Cache的失效率低。由此是否可以得出結(jié)論：采 HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A07#A07 7. Cache中，有哪兩種實現(xiàn)并行查找的方法？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A08#A08 8. 替換算法有哪幾種？它們各有什么優(yōu)缺點？ HYPERLINK http:/sse.tongj/arch/01-15-05.htm l A09#A09 9. 寫策略主要有哪兩種？它們各有什么優(yōu)點？