計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)名詞解釋大全

1、名詞解釋：（1）靜態(tài)流水線同一時(shí)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(kāi)采當(dāng)向量的長(zhǎng)度大于向量寄存器的長(zhǎng)度時(shí)，必須把長(zhǎng)向量分成長(zhǎng)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(gè)向量段。（3）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)程序員所看到的計(jì)算機(jī)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性（4）時(shí)間重疊在并行性中引入時(shí)間因素，即多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（5）TLB個(gè)專用高速存儲(chǔ)器，用于存放近期經(jīng)常使用的頁(yè)表項(xiàng)，其內(nèi)容是頁(yè)表部分內(nèi)容的一個(gè)副本（6）結(jié)構(gòu)沖突指某種指令組合因?yàn)橘Y源沖突而不能正常執(zhí)行（7）程序的局部性原理程序在執(zhí)行時(shí)所訪問(wèn)的

2、地址不是隨機(jī)的，而是相對(duì)簇聚；這種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分。（8）2：1Cache經(jīng)驗(yàn)規(guī)則大小為N的直接映象Cache的失效率約等于大小為N /2的兩路組相聯(lián)Cache的實(shí)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(gè)地方（10）數(shù)據(jù)相關(guān)當(dāng)指令在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，流水線有可能改變指令讀/寫(xiě)操作的順序，使得讀/寫(xiě)操作順序不同于它們非流水實(shí)現(xiàn)時(shí)的順序，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)。（1）動(dòng)態(tài)流水線同一時(shí)間內(nèi)，當(dāng)某些段正在實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)算時(shí)，另一些段卻在實(shí)現(xiàn)另一種運(yùn)算。（2）透明性指在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，把本來(lái)存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看又好像不存在的特性。（3）層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以

3、按語(yǔ)言的功能劃分為多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，每一層以不同的語(yǔ)言為特征。（4）資源共享是一種軟件方法，它使多個(gè)任務(wù)按一定的時(shí)間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。（5）快表個(gè)專用高速存儲(chǔ)器，用于存放近期經(jīng)常使用的頁(yè)表項(xiàng)，其內(nèi)容是頁(yè)表部分內(nèi)容的一個(gè)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(lái)確定后續(xù)指令是否執(zhí)行。（7）存儲(chǔ)層次采用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)器，處在離CPU不同距離的層次上，目標(biāo)是達(dá)到離CPU最近的存儲(chǔ)器的速度，最遠(yuǎn)的存儲(chǔ)器的容量。（8）失效開(kāi)銷CPU向二級(jí)存儲(chǔ)器發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求到把這個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)入一級(jí)存儲(chǔ)器所需的時(shí)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(gè)地方。

4、計(jì)算機(jī)組成指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)，包括物理機(jī)器中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。系列機(jī)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(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。兼容機(jī)：不同制造商生產(chǎn)的具有相同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)。軟件兼容：同一個(gè)軟件可以不加修改第運(yùn)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(yùn)行時(shí)間不同。向后前兼容是指按照某個(gè)時(shí)期投入市場(chǎng)的某種型號(hào)計(jì)算機(jī)編制的程序，不加修改的就能運(yùn)行于再他之后前投入市場(chǎng)計(jì)算機(jī)。向上下兼容：指的是按照某檔計(jì)算機(jī)編制的程序，不加修改就能運(yùn)行于比他高低的計(jì)算機(jī)。模擬：是指用軟件的方法在一臺(tái)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令集

5、。并行性：是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在同一時(shí)刻或者同一時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行多種運(yùn)算或者操作。只要在實(shí)踐上互相重疊，就存在并行性，他包含同時(shí)性和并發(fā)性兩種含義同時(shí)性：兩個(gè)或者兩個(gè)以上的時(shí)間在同一時(shí)刻發(fā)生。并發(fā)性：兩個(gè)或者兩個(gè)以上的時(shí)間在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。提高并行性的技術(shù)途徑：（1）時(shí)間重疊：多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。（2）資源重復(fù)：通過(guò)重復(fù)設(shè)置資源，尤其是硬件資源，大幅度提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。（3）資源共享：是一種軟件方法，它使多個(gè)任務(wù)按一定時(shí)間順序輪流使用同一套硬件設(shè)備。3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指

6、的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件的界面，即機(jī)器語(yǔ)言程序員所看到的傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)所具有的屬性。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)，包含物理機(jī)器級(jí)中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。它著眼于物理機(jī)器級(jí)內(nèi)各事件的排序方式與控制方式、各部件的功能以及各部件之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)：指的是計(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。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(shí)現(xiàn)技術(shù)中起主導(dǎo)作用。4存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)（馮諾依曼結(jié)構(gòu)）采用存儲(chǔ)程序原理，將程序和數(shù)據(jù)存放在同一存儲(chǔ)器中。指令在存儲(chǔ)器中按其執(zhí)行順序存

7、儲(chǔ)，由指令計(jì)數(shù)器指明每條指令所在的單元地址。響應(yīng)時(shí)間從事件開(kāi)始到結(jié)束之間的時(shí)間，也稱執(zhí)行時(shí)間。測(cè)試程序用于測(cè)試計(jì)算機(jī)性能的程序，可分為四類：真實(shí)程序、核心程序、小測(cè)試程序、合成測(cè)試程序。測(cè)試程序組件選擇一個(gè)各個(gè)方面有代表性的測(cè)試程序，組成一個(gè)通用的測(cè)試程序集合。這個(gè)通用的測(cè)試程序集合稱為測(cè)試程序組件。大概率事件優(yōu)先此原則是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中最重要和最常用的原則。對(duì)于大概率事件（最常見(jiàn)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。系統(tǒng)加速比系統(tǒng)改進(jìn)前與改進(jìn)后總執(zhí)行時(shí)間之比。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)中的所占的重要性。程序的局部性原

8、理程序在執(zhí)行時(shí)所訪問(wèn)的地址不是隨機(jī)的，而是相對(duì)簇聚；這種簇聚包括指令和數(shù)據(jù)兩部分。CPI指令時(shí)鐘數(shù)（Cycles per Instruction）。第二章1 CISC復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)。RISC精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)。2 增強(qiáng)CISC指令功能主要是從以下幾個(gè)方面著手：面向目標(biāo)程序增強(qiáng)指令功能 a增強(qiáng)運(yùn)算型指令的功能；b增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳送指令的功能；c增強(qiáng)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(diǎn)(1) 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(fù)雜性帶來(lái)了計(jì)算機(jī)體系結(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

9、造成設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。(3) CISC結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)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)的指令系統(tǒng)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)的指令系統(tǒng)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(lái)提高系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)表示：是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)別、指令集可以直接調(diào)用的數(shù)據(jù)類型。所有數(shù)據(jù)類型中最常用、相對(duì)比較簡(jiǎn)單、用硬件實(shí)現(xiàn)比較容易的幾種MIPS的寄存器（了解）P43頁(yè)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(jì)算（1）碼長(zhǎng)表示法（2）碼點(diǎn)表示法2

10、設(shè)計(jì)RISC原則(1)選取使用頻率最高的指令，并補(bǔ)充一些最有用的指令；(2)每條指令的功能應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，并在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成；(3)所有指令長(zhǎng)度均相同；(4)只有Load和Store操作指令才訪問(wèn)存儲(chǔ)器;(5)其它指令操作均在寄存器之間進(jìn)行；(6)以簡(jiǎn)單有效的方式支持高級(jí)語(yǔ)言。數(shù)據(jù)表示：硬件能夠直接識(shí)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(gè)64位通用寄存器，提供了單精度和雙精度（32位和64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(duì)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(gè)重

11、復(fù)的時(shí)序過(guò)程分解成為若干個(gè)子過(guò)程，而每個(gè)子過(guò)程都可有效地在其專用功能段上與其他子過(guò)程同時(shí)執(zhí)行。流水線實(shí)現(xiàn)的五步：取指令、指令編譯或寄存器讀取、執(zhí)行或有效地址計(jì)算、存儲(chǔ)器訪問(wèn)或分支完成、寫(xiě)回2、指令流水線特點(diǎn)：(1) 流水線把一個(gè)處理過(guò)程分解成若干個(gè)子過(guò)程，每個(gè)子過(guò)程由專用的功能段實(shí)現(xiàn)；(2) 各個(gè)功能段所需時(shí)間應(yīng)盡量相等，否則，時(shí)間長(zhǎng)的功能段將成為流水線的瓶頸，會(huì)造成流水線的“堵塞”和“斷流”。(3) 流水線每個(gè)功能部件后面都有一個(gè)緩沖寄存器(4) 流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時(shí)序過(guò)程，只有輸入端能連續(xù)地提供任務(wù)，流水線的效率才能充分發(fā)揮。(5) 流水線需要有通過(guò)時(shí)間和排空時(shí)間3、流水線中的相關(guān)是

12、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(lái)消除）（3）控制沖突 流水線沖突分類及對(duì)策：（1）結(jié)構(gòu)沖突（2）數(shù)據(jù)沖突，包括寫(xiě)后讀沖突、寫(xiě)后寫(xiě)沖突和讀后寫(xiě)沖突，對(duì)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(jiǎn)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(shí)段各段之間聯(lián)系（對(duì)多功能來(lái)說(shuō)）：靜態(tài)流水線、動(dòng)態(tài)流水線；(3)級(jí)別上：部件級(jí)流水線、處理機(jī)級(jí)流水線、處理機(jī)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(wù)流入和流出順序是否相同：順序流水線、亂序流水線

13、；5， 吞吐率是指單位時(shí)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。最大吞吐率是指流水線在連續(xù)流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的吞吐率。第五章 存儲(chǔ)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(yù)存、編譯器控制的預(yù)存、編譯器優(yōu)化2、子塊放置技術(shù)：把Cache塊進(jìn)一步劃分為更小的塊(子塊)，并給每個(gè)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與下一級(jí)存儲(chǔ)器之間以子塊為單位傳送數(shù)據(jù)。但標(biāo)識(shí)仍以塊為單位4、減少失效開(kāi)銷技術(shù)讓讀失效優(yōu)先于寫(xiě)子塊放置技術(shù)請(qǐng)求字處理技術(shù)非阻塞Cache技術(shù)采用兩級(jí)Cache5、請(qǐng)求字優(yōu)先：調(diào)塊時(shí)，

14、從請(qǐng)求字所在的位置讀起。這樣，第一個(gè)讀出的字便是請(qǐng)求字。將之立即發(fā)送給CPU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：并行執(zhí)行兩條或兩條以上的指令。（3）線程級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的線程。通常是以一個(gè)進(jìn)程內(nèi)派生的多個(gè)線程為調(diào)度單位。（4）任務(wù)級(jí)或過(guò)程級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的過(guò)程或任務(wù)（程序段）以子程序或進(jìn)程為調(diào)度單元。（5）作業(yè)或程序級(jí)并行：并行執(zhí)行兩個(gè)或兩個(gè)以上的作業(yè)或程序。 1存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的基本依據(jù)是程序的 局部性 原理，它包含時(shí)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) ca

15、che的命中率，又能保持直接映像 cache的命中速度。3CPU中用來(lái)存儲(chǔ)操作數(shù)的存儲(chǔ)單元主要有寄存器、 堆棧和累加器 。4將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中某一功能的處理速度提高到原來(lái)的20倍，但該系統(tǒng)的處理時(shí)間僅占整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的40%，則采用此提高性能的方法后，能使整個(gè)系統(tǒng)的性能提高到原來(lái)的 1.61 倍。5虛擬存儲(chǔ)器采用 全相聯(lián) 映像規(guī)則，寫(xiě)策略采用 寫(xiě)回策略 。1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)從高到低可以分為應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī) 高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī) ， 匯編語(yǔ)言虛擬機(jī) ，操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)，傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)和 微程序機(jī)器級(jí) 。2并行性包含 同時(shí)性 和 并發(fā)性 二重含義。3系列機(jī)軟件必須保證 向后 兼容。4某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用浮點(diǎn)運(yùn)

16、算部件后，使浮點(diǎn)運(yùn)算速度提高到原來(lái)的20倍，而系統(tǒng)運(yùn)行某一程序的整體性能提高到原來(lái)的5倍，則該程序中浮點(diǎn)操作所占的比例是 84.2% 。系統(tǒng)加速比是 5 。5由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器稱為 虛擬機(jī) 。在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，低層機(jī)器的屬性對(duì)高層機(jī)器的程序員往往是的 透明的 。集中式共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)（centralized shared memory architecture）：這類多處理機(jī)在目前至多有幾十個(gè)處理器，可通過(guò)大容量的cache和總線互連使各處理器共享一個(gè)單獨(dú)的集中式存儲(chǔ)器。 物理上分離的多個(gè)存儲(chǔ)器可作為一個(gè)邏輯上共享的存儲(chǔ)空間進(jìn)行編址，每個(gè)處理器可以訪問(wèn)任何一個(gè)其他的局部存儲(chǔ)器。這類機(jī)器的結(jié)構(gòu)被稱

17、為分布式共享存儲(chǔ)器（DSM，distributed shared memory）或可縮放共享存儲(chǔ)器（SSM，scalable shared memory）體系結(jié)構(gòu)。整個(gè)地址空間由多個(gè)獨(dú)立的地址空間構(gòu)成，它們?cè)谶壿嬌弦彩仟?dú)立的，遠(yuǎn)程的處理器不能對(duì)其直接尋址。在這種機(jī)器的不同處理器中，相同的物理地址指向不同存儲(chǔ)器的不同單元，每一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器模塊實(shí)際上是一個(gè)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)，因而這種機(jī)器也稱為多計(jì)算機(jī)（multicomputers）。通訊延遲：發(fā)送開(kāi)銷跨越時(shí)間傳輸延遲接收開(kāi)銷。遷移是把遠(yuǎn)程的共享數(shù)據(jù)項(xiàng)的拷貝放在一個(gè)本處理器局部的cache中使用，從而可降低對(duì)遠(yuǎn)程共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)延遲。復(fù)制是把多個(gè)處理器

18、需要同時(shí)讀取的共享數(shù)據(jù)項(xiàng)的拷貝放在各自局部cache中使用，復(fù)制不僅降低了訪存的延遲，也減少了訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)的產(chǎn)生的沖突。目錄（directory）：物理存儲(chǔ)器中用來(lái)保存共享數(shù)據(jù)塊的狀態(tài)及相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。監(jiān)聽(tīng)（snooping）：每個(gè)cache除了包含物理存儲(chǔ)器中塊的數(shù)據(jù)拷貝外，也保存著各個(gè)塊的共享狀態(tài)信息。Cache通常連在共享存儲(chǔ)器的總線上，各個(gè)cache控制器通過(guò)監(jiān)聽(tīng)總線來(lái)判斷它們是否有總線請(qǐng)求的數(shù)據(jù)塊。在一個(gè)處理器寫(xiě)某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)之前保證它對(duì)此數(shù)據(jù)項(xiàng)有唯一的訪問(wèn)權(quán)，對(duì)應(yīng)這種方法的協(xié)議稱為寫(xiě)作廢（write invalidate）協(xié)議。cache塊擁有唯一的拷貝的處理器通常稱為這個(gè)cac

19、he塊的擁有者（ower）。處理器的寫(xiě)操作使其成為對(duì)應(yīng)cache塊的擁有者。原子性（atomic），即操作運(yùn)行過(guò)程中不能被打斷，例如將寫(xiě)失效的檢測(cè)、申請(qǐng)總線連接、接收響應(yīng)作為一個(gè)單獨(dú)的原子操作。基于目錄的相關(guān)性協(xié)議稱為全映射（full map）。原子交換（atomic change）：將一個(gè)存儲(chǔ)單元的值和一個(gè)寄存器的值進(jìn)行交換。建立一個(gè)鎖，鎖值為0表示開(kāi)鎖，為1表示上鎖。旋轉(zhuǎn)鎖是指處理器環(huán)繞一個(gè)鎖不停地旋轉(zhuǎn)而試圖獲得該鎖。柵欄（barrier）同步：是一個(gè)同步操作，它強(qiáng)制所有到達(dá)該柵欄的進(jìn)程進(jìn)行等待，直到全部的進(jìn)程到達(dá)柵欄，然后釋放全部的進(jìn)程，從而形成同步。組合樹(shù)是多個(gè)請(qǐng)求在局部結(jié)合起來(lái)形成樹(shù)

20、的一種分級(jí)結(jié)構(gòu)，它降低沖突的原因是將大沖突化解成為并行的多個(gè)小沖突。排隊(duì)記錄等待的進(jìn)程，當(dāng)鎖釋放時(shí)送出一個(gè)已確定的等待進(jìn)程，這種機(jī)制稱為排隊(duì)鎖（queuing lock）。一個(gè)處理器對(duì)變量的寫(xiě)和另一個(gè)處理器對(duì)該變量的訪問(wèn)（讀或?qū)懀┯梢粚?duì)同步操作分開(kāi)，其中一個(gè)在寫(xiě)操作后執(zhí)行，另一個(gè)在別的處理機(jī)訪問(wèn)之前執(zhí)行，則稱數(shù)據(jù)訪問(wèn)有序。無(wú)同步操作排序變量可能提前被刷新，這種情況稱為數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)（data race），從而對(duì)于同步的程序可稱之為無(wú)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)（dataracefree）。稱與解鎖相對(duì)應(yīng)的同步操作為釋放（release）與加鎖相對(duì)應(yīng)的則稱為獲取（acquire）。防護(hù)（fence）是計(jì)算過(guò)程中的固定點(diǎn)，

21、用來(lái)保證無(wú)讀或?qū)懘┻^(guò)防護(hù)點(diǎn)。預(yù)取能返回最新數(shù)據(jù)值，并且保證對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)際的存儲(chǔ)器訪問(wèn)返回的是最新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則被稱為非綁定的（nonbinding）?；ミB網(wǎng)絡(luò)是將集中式系統(tǒng)或分布式系統(tǒng)中的結(jié)點(diǎn)連接起來(lái)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這些結(jié)點(diǎn)可能是處理器、存儲(chǔ)模塊或其它設(shè)備，它們通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)由點(diǎn)和點(diǎn)直接相連而成，這種連接方式在程序執(zhí)行過(guò)程中不會(huì)改變。動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)是用開(kāi)關(guān)通道實(shí)現(xiàn)的，它可動(dòng)態(tài)地改變結(jié)構(gòu)，使其與用戶程序中通信要求匹配。與結(jié)點(diǎn)相連接的邊的數(shù)目稱為結(jié)點(diǎn)度（node degree）。鏈路或通路是指網(wǎng)絡(luò)中連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)并傳送數(shù)字信號(hào)的通路。在單向通道的情況下，進(jìn)入結(jié)點(diǎn)的通道數(shù)叫做入度（in degr

22、ee），而從結(jié)點(diǎn)出來(lái)的通道數(shù)則稱為出度（out degree），結(jié)點(diǎn)度是這兩點(diǎn)之和。結(jié)點(diǎn)度應(yīng)盡可能地小并保持恒定。網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間最短路徑長(zhǎng)度的最大值稱為網(wǎng)絡(luò)直徑。網(wǎng)絡(luò)直徑應(yīng)當(dāng)盡可能地小。在將某一網(wǎng)絡(luò)切成相等兩半的各種切法中，沿切口的最小通道邊數(shù)稱為通道等分寬度（channel bisection width）。對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，如果從其中的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)看，拓樸結(jié)構(gòu)都是一樣的話，則稱此網(wǎng)絡(luò)為對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算/通訊比：是衡量并行程序性能的尺度，是應(yīng)用程序中相對(duì)于每次數(shù)據(jù)通信需要進(jìn)行的計(jì)算。 路由（routing）：在網(wǎng)絡(luò)通信中對(duì)路徑的選擇與指定。置換（permutation）：指對(duì)象的重新排序。

23、蟲(chóng)蝕（wormhole）：把包進(jìn)一步分成小片，硬件路由器有片緩沖區(qū)，同一個(gè)包中所有片象不可分離的同伴一樣，以流水方式順序傳送。只有片頭包含目標(biāo)地址，所有片必須跟隨片頭。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：是指每個(gè)結(jié)點(diǎn)有一個(gè)包緩沖區(qū)，包先進(jìn)入緩沖區(qū)，當(dāng)所需要的輸出通道和接收結(jié)點(diǎn)的包緩沖區(qū)可用時(shí)，就將它傳輸給下一結(jié)點(diǎn)。維序：按多維網(wǎng)絡(luò)維序的特定順序來(lái)選擇后續(xù)通道。由于唯一性，可能產(chǎn)生死鎖。虛擬自適應(yīng)：將一個(gè)物理通道分成幾個(gè)虛擬的通道，根據(jù)后續(xù)各虛擬通道的忙閑情況自適應(yīng)選擇后續(xù)通道。線性陣列（linear array）：是一種一維的線性網(wǎng)絡(luò)，其中n個(gè)結(jié)點(diǎn)用n1個(gè)鏈路連成一行。如果多級(jí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)重新安排連接方式可以建立所有可能的

24、輸入輸出之間的連接，則稱之為非阻塞網(wǎng)絡(luò)（nonblocking network）。粗粒度：每臺(tái)處理機(jī)所執(zhí)行的程序?yàn)?0秒以上，共享主存。中粒度：每臺(tái)處理機(jī)所執(zhí)行的程序?yàn)?0毫秒以上，消息傳遞。細(xì)粒度：并行性高，在幾個(gè)微秒量級(jí)，但通信開(kāi)銷大。指令級(jí)并行（instruction level parallelism ILP）：指令序列中存在的潛在并行性。循環(huán)級(jí)并行：循環(huán)體指令之間的并行性。指令調(diào)度：通過(guò)改變指令在程序中的位置，將相關(guān)指令之間的距離加入到不小于指令執(zhí)行延遲的時(shí)鐘數(shù)，這樣就可以將相關(guān)指令轉(zhuǎn)化為實(shí)際上無(wú)關(guān)指令。循環(huán)展開(kāi)：通過(guò)多次復(fù)制循環(huán)體并改變結(jié)束條件來(lái)相對(duì)增加有效操作時(shí)間。名相關(guān)：如果兩

25、條指令使用相同的名，但是它們之間并沒(méi)有數(shù)據(jù)流。包括反相關(guān)和輸出相關(guān)。指令使用的寄存器或存儲(chǔ)器稱為名。反相關(guān)：指令i先執(zhí)行，指令j寫(xiě)的名是指令i讀的名。WAR輸出相關(guān)：指令j與指令i寫(xiě)的名相同。WAW重命名技術(shù)：通過(guò)改變指令中操作數(shù)的名來(lái)消除名相關(guān)?？刂葡嚓P(guān)：是指分支指令引起的相關(guān)。動(dòng)態(tài)調(diào)度：通過(guò)硬件重新安排指令的執(zhí)行順序，來(lái)調(diào)整相關(guān)指令實(shí)際執(zhí)行的關(guān)系，減少處理器的空轉(zhuǎn)。記分牌（scoreboarding）：指令運(yùn)行所需的資源滿足并且沒(méi)有數(shù)據(jù)相關(guān)，允許指令亂序執(zhí)行，并同時(shí)記錄指令運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)。寄存器重命名：一條指令流出時(shí)，存放操作數(shù)的寄存器被重命名為對(duì)應(yīng)于該存儲(chǔ)器保留站的名稱（編號(hào)）的過(guò)程。動(dòng)

26、態(tài)分支預(yù)測(cè)：一種給予歷史記錄的分支預(yù)測(cè)，它解決記錄一個(gè)分支指令的歷史和決定預(yù)測(cè)的分支的一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)方面。分支目標(biāo)緩沖（PTB）：將分支成功的分支指令的地址和它的分支目標(biāo)地址都放到一個(gè)緩沖中保存起來(lái)，緩沖區(qū)分支指令的地址作為標(biāo)示。前瞻（speculation）執(zhí)行：允許在處理器還未判斷指令是否能執(zhí)行之前就提前執(zhí)行，以克服控制相關(guān)。保留站：用于保存等待流出和正在流出的指令所需的操作數(shù)。再定序緩沖：在前瞻執(zhí)行的指令之間傳送結(jié)果的一套額外的硬件緩沖，保存指令執(zhí)行完畢到指令得到確認(rèn)之間的所有指令及結(jié)果。超標(biāo)量（superscalar）：每個(gè)時(shí)鐘流出的指令不定。超流水（super pipeling）：是

27、指每個(gè)功能部件進(jìn)一步流水化，使得一個(gè)功能部件在一拍中可以處理多條指令。超長(zhǎng)指令字VLIW（very long instruction word）：每個(gè)時(shí)鐘周期流出的指令數(shù)是固定的，它們構(gòu)成一條長(zhǎng)指令，或者是一個(gè)混合的指令包。DLX標(biāo)量：每個(gè)時(shí)鐘流出兩條指令。The compiler technique to create sdditional instruction-level parallelism for a loop is simply called loop unrolling.The hardware technique to create additional instructio

28、n-level parallism for a loop is simply called register renaming.Reservation stations: buffers hold instructions and operands that have been issued and are awaiting execution at a functional unit.A recurrence is when a variable is defined based on the value of that variable in an earlier iteration, o

29、ften the one immediately preceeding, as in the above fragment.As an example, a simple and sufficient test for the absence of a dependence is the greatest common divisor (GCD) test.軟件流水：是一項(xiàng)重構(gòu)造相互重疊進(jìn)行的軟件流水性代碼的循環(huán)，使其指令從原始的循環(huán)中的不同重復(fù)中選取的技術(shù)。路徑調(diào)度是用一項(xiàng)通過(guò)不同于循環(huán)分支的條件分支發(fā)覺(jué)并行的技術(shù)，擴(kuò)展可循環(huán)展開(kāi)。路徑：試圖去發(fā)覺(jué)一個(gè)可能的其操作將被放入一個(gè)小數(shù)目的指令集基

30、本程序塊的順序稱為路徑（trace），須子此路徑稱為路徑選擇（trace selection）。路徑精簡(jiǎn)：試圖去精簡(jiǎn)路徑到一個(gè)小數(shù)目的廣泛的指令集的過(guò)程（trace compaction）a set of status, called poison bits, are attached to the result registers written by speculated instructions when the instructions cause exceptions.An alternative is to move instructions past branches, flag

31、ging them as speculative, and providing renaming and buffering in the hardware, much as Tomasulos algorithm does. This concept has been called boosting（推進(jìn)）.Adding this commit phase to the instruction execution sequence requires some changes to the sequence as well as an additional hardware buffer, c

32、alled the reorder buffer, to hold the results of instructions that have finished execution but have not committed.31 術(shù)語(yǔ)流水線：將一個(gè)重復(fù)的時(shí)序過(guò)程，分解為若干個(gè)子過(guò)程，而每一個(gè)子過(guò)程都可有效地在其專用功能段上與其他子過(guò)程同時(shí)執(zhí)行。單功能流水線：只能完成一種固定功能的流水線。多功能流水線：流水線的各段可以進(jìn)行不同的連接，從而使流水線在不同的時(shí)間，或者在同一時(shí)間完成不同的功能。靜態(tài)流水線：同一時(shí)間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能的連接方式工作。動(dòng)態(tài)流水線：同一時(shí)間內(nèi)，當(dāng)某些段正在

33、實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)算時(shí)，另一些段卻在實(shí)現(xiàn)另一種運(yùn)算。部件級(jí)流水線：（運(yùn)算操作流水線）把處理機(jī)的算術(shù)邏輯部件分段，以便為各種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行流水操作。處理機(jī)型流水線：（指令流水線）把解釋指令的過(guò)程按照流水方式處理。處理機(jī)間流水線：（宏流水線）由兩個(gè)以上的處理機(jī)串行地對(duì)同一數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，每一個(gè)處理機(jī)完成一項(xiàng)任務(wù)。線形流水線：指流水線的各段串行連接，沒(méi)有反饋回路。非線形流水線：指流水線中除有串行連接的通路外，還有反饋回路。標(biāo)量流水處理機(jī)：處理機(jī)不具有向量數(shù)據(jù)表示，僅對(duì)標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行流水處理。向量流水處理機(jī)：處理機(jī)具有向量數(shù)據(jù)表示，并通過(guò)向量指令對(duì)向量的各元素進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)相關(guān)：某些指令組合在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，

34、長(zhǎng)生資源沖突，則稱該流水線有結(jié)構(gòu)相關(guān)。數(shù)據(jù)相關(guān)：當(dāng)指令在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，流水線有可能改變指令讀/寫(xiě)操作的順序，使得讀/寫(xiě)操作順序不同于它們非流水實(shí)現(xiàn)時(shí)的順序，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)。定向：將計(jì)算結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接送到其他指令需要它的地方，或所有需要它的功能單元，避免暫停。兩條指令i,j，i在 j前進(jìn)入流水線。RAW:j執(zhí)行要用到i的結(jié)果，但當(dāng)其在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，j可能在I寫(xiě)入其結(jié)果之前就先行對(duì)保存該結(jié)果的寄存器進(jìn)行讀操作，得到錯(cuò)誤值。WAW：j、I的操作數(shù)一樣，在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，j可能在I寫(xiě)入其結(jié)果之前就先行對(duì)保存該結(jié)果的寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作，導(dǎo)致寫(xiě)錯(cuò)誤。WAR：j可能在I讀某個(gè)寄存器之前對(duì)該寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作，導(dǎo)致I讀出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。32 答：1. 流水過(guò)程由多個(gè)相聯(lián)系的子過(guò)程組成。 2. 每個(gè)子過(guò)程由專用的功能段實(shí)現(xiàn)。 3. 各個(gè)功能段所需時(shí)間盡量相等。 4. 流水線有“通過(guò)時(shí)間”（第一個(gè)任務(wù)流出結(jié)果所需的時(shí)間）。在此之后流水過(guò)程 才進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，一拍流出一個(gè)結(jié)果。 5. 流水技術(shù)適合于大量重復(fù)的時(shí)序過(guò)程，只有輸入端連續(xù)提供任務(wù)