自考計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)答題匯總

1、簡(jiǎn)述哈夫曼壓編概念的基本思想。答:哈夫曼壓縮概念的基本思想是:當(dāng)各種事件發(fā)生的概率不均等時(shí)，采用優(yōu)化技對(duì)發(fā)生概率最高的事件用最短的位數(shù)（時(shí)間）來(lái)表示（處理），而對(duì)出現(xiàn)概率較低的，允許用較長(zhǎng)的位位（時(shí)間）來(lái)表示（處理），就會(huì)導(dǎo)致表示（處理〕的平均位教（時(shí)間）的縮短。簡(jiǎn)述標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示的主要優(yōu)點(diǎn)。答:（1）簡(jiǎn)化了指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì);（2）簡(jiǎn)化了編譯程序;（3）便于實(shí)現(xiàn)一致性校驗(yàn):（4）能由硬件自動(dòng)變換數(shù)據(jù)類型;（5）支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)類型無(wú)關(guān)的要來(lái)（6）為軟件調(diào)試和應(yīng)用軟件開發(fā)提供了支持。按CISC方向.面向操作系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)來(lái)改進(jìn)指令系統(tǒng)有哪些思路?答：按CISC方向.面向操作系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)來(lái)改進(jìn)指令系統(tǒng)的思路有：（1）通過(guò)對(duì)操作系統(tǒng)中常用指令和指令串的使用頻度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來(lái)改進(jìn)；（2）如何增設(shè)專用操作系統(tǒng)的新指令;（3）把操作系統(tǒng)中頻繁使用的，對(duì)速度影響大的某些軟件子程序硬化或固化，改為直接用硬件或微程序序解釋實(shí)現(xiàn);（4）發(fā)展讓操作系統(tǒng)由專門的處理機(jī)來(lái)執(zhí)行的功能分布處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4、 自定義數(shù)據(jù)表示可分為哪兩類?有何特點(diǎn)?答：自定義數(shù)據(jù)表示是為縮短高級(jí)語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言的語(yǔ)義差距引出來(lái)的。它又分為標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)描述符兩類。標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示是讓數(shù)據(jù)字本身帶有數(shù)據(jù)或信息的類型標(biāo)志，標(biāo)志符由編譯程序建立，對(duì)高級(jí)語(yǔ)言程序透明。數(shù)據(jù)描述符主要用于描述向量、數(shù)組、記錄等成塊的教據(jù)。它與標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示的差別是：標(biāo)志符與數(shù)據(jù)合存于一個(gè)存儲(chǔ)單元中，用于描述單個(gè)數(shù)據(jù)的類型和屬性的;描述符則是與數(shù)據(jù)分開存放，主要用于描述成塊數(shù)據(jù)特征的。5、 什么是RISC計(jì)算機(jī)?答：RISC計(jì)算機(jī)是精筒指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，即減少指令種數(shù)，簡(jiǎn)化指令功能，使指令系統(tǒng)規(guī)整，指今執(zhí)行時(shí)間盡可能短。6、 簡(jiǎn)述采用RISC技術(shù)的超級(jí)標(biāo)量機(jī)的主要特點(diǎn)。答：采用RISC技術(shù)的超級(jí)標(biāo)量機(jī)的主要特點(diǎn)是：（1）配置多個(gè)性能不同的處理部件，采用多條流水線并行處理；（2）能同時(shí)對(duì)若干條指令進(jìn)行譯碼.將可并行執(zhí)行的指令送往不同的執(zhí)行部件；（3）從而達(dá)到在每個(gè)時(shí)鐘周期啟動(dòng)多條指令的目的；（4）在程序運(yùn)行期間由硬件完成指令調(diào)度。7、 簡(jiǎn)述RISC機(jī)采用的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點(diǎn)。答:RISC機(jī)采用的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點(diǎn)是：通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。設(shè)法使后繼指今變得有用。一般采用三種調(diào)度策略：（1）將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的那條指今調(diào)度到l延遲槽中；（2）有轉(zhuǎn)移不發(fā)生的那條指令調(diào)度到延遲槽中；（3）將轉(zhuǎn)移指令前的那條指令調(diào)度到廷遲槽中。最后一種方法的效果最好.總能使性能得得改善。8、 簡(jiǎn)述三種面向的尋址方式的關(guān)系。答：三種尋址方式各有特點(diǎn)但又不相互排斥。面向寄存器的尋址速度最快，但需增大寄存器的硬件開銷。面向主存的尋址速度比面向寄存器的尋址速度慢，，但可使用少量的寄存器。面向堆找的尋址可減輕編譯的負(fù)擔(dān)，不用考慮寄存器的優(yōu)化分配，很好地支待，子程序的調(diào)用，可省去命令中的地址字段，但建度慢，甚至比面向主存的尋址慢。三種面向的尋址不互相排斥。在同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，應(yīng)選一種面向的尋址為主，輔以其它面向的尋址，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。例如，在堆棧型機(jī)器中，可增設(shè)面向寄存器的尋址方式;除直接訪問(wèn)棧頂外，還能訪問(wèn)棧中任意單元;可增設(shè)硬堆?；蛟鲈O(shè)棧頂寄存器組來(lái)提高運(yùn)算速度。簡(jiǎn)要敘述面向操作系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)來(lái)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和四個(gè)主要的改進(jìn)思路。答:目標(biāo)是縮短操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的語(yǔ)義差距，進(jìn)一步減少運(yùn)行操作系統(tǒng)的時(shí)間和節(jié)省操作系統(tǒng)軟件所占用的存儲(chǔ)空間。四個(gè)主要的改進(jìn)思路是:通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)操作系統(tǒng)中的常用指今和指令串的使用頻度來(lái)改進(jìn)。(2)增設(shè)專用于操作系統(tǒng)的新指令。(3)把操作系統(tǒng)中頻繁使用且對(duì)速度影響大的軟件子程序硬化或固化.改為直接用硬件或微程序來(lái)解釋實(shí)現(xiàn)。(4)用專門處理機(jī)來(lái)執(zhí)行的功能分布處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。10、何為數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們之間有什么關(guān)系?答：數(shù)據(jù)表示指的是能由機(jī)器硬件直接識(shí)別和引用的數(shù)據(jù)類型，它主要表現(xiàn)在機(jī)器中配置有哪些數(shù)據(jù)運(yùn)算類指令和相應(yīng)的運(yùn)算部件。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指的是軟件在處理和應(yīng)用中要用到的各種數(shù)據(jù)元素或信息單元之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元素。教據(jù)結(jié)構(gòu)要通過(guò)軟件映象變換成機(jī)器中所具有的各種數(shù)據(jù)表示來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)表示可為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供不同的支持，表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)效率和方便性上不同。因此，教據(jù)結(jié)構(gòu)和教據(jù)表示是軟件和硬件之間的一個(gè)主要的交界面。向量數(shù)組數(shù)據(jù)表示的計(jì)算機(jī)為向量數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和處理提供了哪些主要的硬件支持?答：向量數(shù)組數(shù)據(jù)表示的計(jì)算機(jī)為向量數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)算提供了很多的硬件支特。它表現(xiàn)在:(1)硬件上設(shè)置有豐富的向量或數(shù)組運(yùn)算和處理的指令.只需用一條向量、數(shù)組類指令就可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)向量或數(shù)組中各元素進(jìn)行訪問(wèn)、運(yùn)算和處理。(2)配有流水線或處理單元陣列等高速的運(yùn)算部件，直接支持向量和數(shù)組的高速運(yùn)算和處理。(3)用硬件實(shí)現(xiàn)元素地址的快速形成、下標(biāo)越界判斷、元素的成塊預(yù)取等.且讓越界利斷和元素的運(yùn)算同時(shí)并行。(4)有許多用于對(duì)釋疏向量、數(shù)組進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)、還原、運(yùn)算等指令和硬件。(5)有對(duì)陣列中每個(gè)元素又是一個(gè)子陣列的相關(guān)型交叉陣列進(jìn)行高速處理的硬件等。12、當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值減小時(shí)，對(duì)機(jī)器數(shù)的表示會(huì)產(chǎn)生哪些影響?答:(1)數(shù)的可表示范圍變小;(2l可表示數(shù)的總個(gè)數(shù)減少;數(shù)在數(shù)軸上的分布變密，機(jī)器數(shù)的精度提高;運(yùn)算過(guò)程中的精度損失增大;運(yùn)算速度有所降低。以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表示為例，說(shuō)明什么是數(shù)的可表示精度，什么是運(yùn)算中的精度損失?浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小時(shí)，對(duì)上述二者，哪個(gè)有利?哪個(gè)不利?答:數(shù)的可表示精度是數(shù)在數(shù)軸上離散的程度，分布越密，在數(shù)軸上兩個(gè)可表示數(shù)的差越小，精度越高。它與尾數(shù)實(shí)際可表示值的有效數(shù)位多少有關(guān)。尾數(shù)有效數(shù)位越多，精度越高。運(yùn)算中的精度損失指的是由于運(yùn)算中尾數(shù)超出或右移出機(jī)器字長(zhǎng)，使有效數(shù)字丟失后造成的精度損失。若浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小，則精度可以提高，但運(yùn)算中的精度領(lǐng)失可能增大，即對(duì)前者有利，對(duì)后者不利。14.簡(jiǎn)述程序的靜態(tài)再定位的方法及存在的問(wèn)題。答:程序的靜態(tài)再定位是在目的程序裝入主存時(shí)，通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)配備的裝入程序，運(yùn)行此裝入程序把目的程序的邏輯地址用軟的方法逐一修改成物理地址。程序執(zhí)行時(shí)，物理地址就不能再改變了。靜態(tài)再定位方法存在的問(wèn)題有:不利于多道程序的運(yùn)行環(huán)境;不利于操作系統(tǒng)對(duì)主存空間的分配和利用;不利于程序的可重入(即無(wú)論程序重新進(jìn)入多少次，其功能應(yīng)保持不變〕;程序出錯(cuò)時(shí)，難以進(jìn)行故障定位和調(diào)試;不利于重疊、流水技術(shù)的使用。15、在滿足尋址范圍前提下，列舉縮短指令字中地址碼長(zhǎng)度的方法(至少答出6種)。答:使用各種尋址方式可列舉如下:(1)加基址:加變址;(3)相對(duì)尋址;(4)訪存地址空間分成段，指令中只給出段號(hào)與段內(nèi)位移字段之一;(5)寄存器尋址;寄存器間接尋址等等。l6.簡(jiǎn)述面向目標(biāo)程序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和兩個(gè)主要的改進(jìn)思路。答:面向目標(biāo)程序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)機(jī)器指今系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)是希望普遍提高包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件在內(nèi)的各種機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序的實(shí)現(xiàn)效率，即縮短目標(biāo)程序的長(zhǎng)度，加快目標(biāo)程序的執(zhí)行速度。并使實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便可行。兩個(gè)主要的改進(jìn)思路是:(1)通過(guò)統(tǒng)計(jì)機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序中各種指令和指令串的靜態(tài)使用頻度和程序在執(zhí)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)使用頻度來(lái)改進(jìn)。對(duì)高頻的指令可以增強(qiáng)其功能，加快其執(zhí)行速度，縮短其指令字長(zhǎng);對(duì)頻度很低的指令可將其功能合并到某些高頻的指令中去，或在搞新的系列機(jī)時(shí)，將其取消二對(duì)高頻的指令串可增設(shè)功能更強(qiáng)的新指令或復(fù)合指令來(lái)取代。(2)將常用的宏指令和子程序的功能改成為強(qiáng)功能復(fù)合指令，由徽程序來(lái)解釋實(shí)現(xiàn)。維持軟件的向后兼容.減少非功能型指令所占的比例，增大功能型指令所占的比例。17、簡(jiǎn)述面向高級(jí)語(yǔ)言優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和五個(gè)主要的改進(jìn)思路。答:面向高級(jí)語(yǔ)言優(yōu)化實(shí)現(xiàn)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)是縮短高級(jí)語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言語(yǔ)義差距?？s短編譯程序的長(zhǎng)度，減少編譯程序所占的主存空間，節(jié)省運(yùn)行編譯程序時(shí)運(yùn)行所需的時(shí)間。五個(gè)主要改進(jìn)思路是:統(tǒng)計(jì)高級(jí)語(yǔ)言源程序的語(yǔ)句使用頻度，增設(shè)與高頻語(yǔ)句的語(yǔ)義差別小的新指令。面向編譯，優(yōu)化代碼生成，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和對(duì)稱性來(lái)改進(jìn)指令。讓指令改進(jìn)后.使它與各種高級(jí)語(yǔ)言之間的語(yǔ)義差都有同等程度的縮小。扭)設(shè)計(jì)有分別面向多種高級(jí)語(yǔ)言優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的多種指今系統(tǒng)，并讓他們能動(dòng)態(tài)地切換，發(fā)展自適應(yīng)系統(tǒng)。(5)發(fā)展高級(jí)語(yǔ)言計(jì)算機(jī)。18，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和機(jī)器的數(shù)據(jù)表示之間是什么關(guān)系?確定和引入數(shù)據(jù)表示的基本原則是什么?答:數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組成元素.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過(guò)軟件映象變換成機(jī)器所具有的各種數(shù)據(jù)表示來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)表示可為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供不同的支持，表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)效率和方便性上不數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示是軟件和硬件之間的交界面。確定和引入數(shù)據(jù)表示的基本原則:一是看系統(tǒng)效率有否提高，即是否減少了實(shí)現(xiàn)的時(shí)間存儲(chǔ)的空間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間是否減少又主要看在主存和處理機(jī)之間傳送的信息量有否減少；二是看引入這種數(shù)據(jù)表示的通用性和利用率是否高。19.標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示與描迷符數(shù)據(jù)表示有何區(qū)別?描述符數(shù)據(jù)表示與向量數(shù)據(jù)表示對(duì)向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所提供的支持有什么不同?答:在標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示中，標(biāo)志符是與每個(gè)數(shù)據(jù)相連的，并且合存在同一個(gè)存儲(chǔ)單元中，用于描述單個(gè)數(shù)據(jù)的類型和屬性;在描述符數(shù)據(jù)表示中，數(shù)據(jù)描述符是與數(shù)據(jù)分開獨(dú)立存放的，主要是用于描述成塊數(shù)據(jù)的類型屬性、地址及其它信息的。描述符數(shù)據(jù)表示在實(shí)現(xiàn)向量、陣列數(shù)據(jù)元素的索引上要比用變址方法的方便，能更快地形成元素的地址，從而可以迅速進(jìn)行訪問(wèn)，同時(shí)也有利于檢查程序中的向量、數(shù)組在使用中是否越界。因此，它為向量、數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供了一定的支持，有利于簡(jiǎn)化編譯中的代碼生成。但是。描述符數(shù)據(jù)表示并沒(méi)有向量、數(shù)組的運(yùn)算類指令，也沒(méi)有采用流水或處理單元陣列形式的高速運(yùn)算硬件。沒(méi)有使陣列中每個(gè)元素又是一個(gè)子陣列的相關(guān)型交叉陣列進(jìn)行處理的硬件。也沒(méi)有使大量元素是零的稀疏向量和數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)、還原、運(yùn)算等指令和硬件。因此、它對(duì)向量和數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供的支持不夠強(qiáng)，所以并不是向量數(shù)據(jù)表示。20、堆棧型機(jī)器與通用寄存器型機(jī)器的主要區(qū)別是什么?堆找型機(jī)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為程序調(diào)用的哪些操作提供了支持?答:通用寄存器型機(jī)器對(duì)堆棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)支持較差。這表現(xiàn)在:堆棧操作用的機(jī)器指令數(shù)少，一般只是些簡(jiǎn)單的壓入(PUSH)和彈出(PUF)之類的指令，功能單一;堆棧被放置于主存中.因此每次訪問(wèn)堆棧都要進(jìn)行訪存，速度低;堆棧一般只用于保存程序調(diào)用時(shí)的返回地址.只有少量參數(shù)經(jīng)堆棧來(lái)傳遞，大部分參數(shù)都是通過(guò)寄存器或內(nèi)存區(qū)來(lái)傳遞的。堆棧型機(jī)器則不同.它主要表現(xiàn)在:有高速寄存器型的硬件堆棧，附加有控制電路讓它與主存中的堆棧區(qū)在邏輯上構(gòu)成一個(gè)整體，從而使堆棧的訪問(wèn)速度接近于寄存器的速度，容量卻是主存的;有對(duì)堆棧的棧頂元素或次棧頂元素進(jìn)行各種操作和運(yùn)算處理的豐富的堆棧操作指令，且功能很強(qiáng);有力地支持高級(jí)語(yǔ)言程序的編譯，由逆波蘭表達(dá)式作為編譯的中間語(yǔ)言，就可以直接生成堆棧指令構(gòu)成的程序，進(jìn)行多元素表達(dá)式的計(jì)算，有力地支持子程序的嵌套和遞歸調(diào)用。堆棧型機(jī)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為程序的嵌套和遞歸調(diào)用提供了很強(qiáng)的支持，表現(xiàn)在:在程序調(diào)用時(shí)。不僅用堆棧保存返回地址，還保存條件碼等多種狀態(tài)信息和某些關(guān)鍵寄存器的內(nèi)容，如全局性參數(shù)、局部性參數(shù)，以及為被調(diào)用的程序在堆棧中建立一個(gè)存放局部變量。中間結(jié)果等現(xiàn)場(chǎng)信息的工作區(qū)。堆棧機(jī)器在程序調(diào)用時(shí).將這些內(nèi)容全部用硬件方式壓入堆棧。當(dāng)子程序返回時(shí)。返回地址、運(yùn)算結(jié)果、返回點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息均通過(guò)子程序返回指令用硬件方式從堆棧中彈出。只需修改堆棧指針內(nèi)容就可刪去堆棧中不用的信息。堆棧機(jī)器能及時(shí)釋放不用的單元，訪問(wèn)堆棧時(shí)大量使用零地址指令.省去了地址碼字段。即使訪問(wèn)主存，也采用相對(duì)尋址，使訪存的地址位數(shù)較少，從而使堆棧型機(jī)器上運(yùn)行的程序較短，程序執(zhí)行時(shí)所用的存儲(chǔ)單元數(shù)少，存儲(chǔ)效率較高。1、輸入輸出系統(tǒng)有哪幾種基本方式?答:輸入輸出系統(tǒng)有三種基本方式。它們分別是： (1)由CPU直接執(zhí)行I/O程序的程序控制輸入輸出方式(其中又有全軟件方式的、程查詢方式的和中斷驅(qū)動(dòng)方式的三種);(2)全部由“DMA控制器”硬件執(zhí)行的直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)方式；(3)由專門設(shè)計(jì)的I/O處理機(jī)來(lái)執(zhí)行I/O程序，軟硬結(jié)合實(shí)現(xiàn)的I/O處理機(jī)方式。2簡(jiǎn)述專用總線的定義、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。答:只連接一對(duì)物理部件或只用于一種功能的總線稱專用總線。專用總線的優(yōu).點(diǎn)是:多個(gè)部件可同時(shí)收發(fā)信息，不會(huì)爭(zhēng)用總線，通訊時(shí)不用指明“源”和“目的”，控制簡(jiǎn)單；總線失效不會(huì)使系統(tǒng)癱瘓，可靠性高。專用總線的缺點(diǎn)是:總線的線數(shù)多，成本高；總線的時(shí)間利用率低；〔3)不利于系統(tǒng)的模塊化，可擴(kuò)充性差。簡(jiǎn)述非專用總線的定義、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。答:可以被多種功能或多個(gè)部件分時(shí)共享的總線稱非專用總線。非專用總線的優(yōu)點(diǎn)是:(1)總線線數(shù)少；成本低；總線接口標(biāo)準(zhǔn)，模塊性好；(4)可擴(kuò)充性好；(7)易于用多重總線來(lái)提高總線的帶寬和可靠性。非專用總線的缺點(diǎn)是:系統(tǒng)流量小，常會(huì)因總線爭(zhēng)用而降低系統(tǒng)效率；總線失效，易使系統(tǒng)癱瘓，可靠性差?？偩€控制方式有哪三種?各需要增加幾根用于總線控制的控制線?總線的優(yōu)先級(jí)是否用程序改變?答；總線控制方式有串行漣接、定時(shí)查詢和獨(dú)立請(qǐng)求三種。串行鏈接需增加3根控制線，優(yōu)先級(jí)連線固定，無(wú)靈活性，總線控制優(yōu)先級(jí)不能用程序改變。定時(shí)查詢需增加2+1og2N1根控制線，，優(yōu)先級(jí)可用程序改變，靈活。獨(dú)立請(qǐng)求需增加2N十1根控制線，優(yōu)先級(jí)可用程序改變。靈活。5?對(duì)中斷進(jìn)行分類的根據(jù)是什么？這樣分類的目的是什么?IBM370將計(jì)算機(jī)中斷分為哪幾類?答:中斷分類是把中斷源按性質(zhì)相近、中斷處理過(guò)程類似的歸為同一類。分類的目的是為了減少中斷處理程序的入口，每一類給一個(gè)中斷服務(wù)程序總?cè)肟?，可以減少中斷服務(wù)程序入口地址形成的硬件數(shù)量。IBM370計(jì)算機(jī)將中斷類分為機(jī)器校驗(yàn)、訪管、程序性、外部、輸入/輸出、重新啟動(dòng)六類。為什么要對(duì)中斷類分成優(yōu)先級(jí)？如何分級(jí)?IBM370的中斷響應(yīng)優(yōu)先序是什么?答:各中斷源是相互獨(dú)立而隨機(jī)地發(fā)出中斷請(qǐng)求。當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)未時(shí)，cpu只能先響應(yīng)和處理其中相對(duì)優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求，因此需要對(duì)中斷源的響應(yīng)和處理安排一個(gè)優(yōu)先序。中斷分成類后，同一類內(nèi)部各中斷請(qǐng)求的優(yōu)先序一般由軟件或通道來(lái)管理。這里，主要是對(duì)不同類的中斷就要根據(jù)中斷的性質(zhì)、緊迫性、重要性及軟件處理的方便性分成若干優(yōu)先級(jí)，以便cpu'可以有序?qū)@些中斷請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)和處理。IBM370系統(tǒng)的中斷響應(yīng)優(yōu)先序由高到低依次為:緊急的機(jī)器校臉、管理程序調(diào)用和程序性、可抑制的機(jī)器校驗(yàn)、外部、輸入/輸出、重新啟動(dòng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中.中斷系統(tǒng)的軟硬件功能是怎樣分配的?為什么要這樣分配?答:中斷響應(yīng)的速度要求快.所以一般用硬件實(shí)現(xiàn)。中斷的處理過(guò)程比較多樣化，有的可能比較復(fù)雜.所以一般用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但可以增加某些硬件支持。在中斷響應(yīng)過(guò)程中，中斷現(xiàn)場(chǎng)的保存和恢復(fù)用硬件實(shí)現(xiàn)（只保存最重要、最基本通用的硬件狀態(tài)），以保證有較快的中斷響應(yīng)速度。另一部分現(xiàn)場(chǎng)，需要根據(jù)中斷處理要求保存的內(nèi)容及中斷的具體處理等軟件實(shí)現(xiàn)，以提高靈活性。通道分為哪三種類型?各適合連接什么類型的設(shè)備?滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量與所連的設(shè)備有什么關(guān)系?答:通道分字節(jié)多路、數(shù)組多路、選擇三類通道。字節(jié)多路通道適合于連接大量低速的字符設(shè)備。滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備時(shí)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備的流量之和。數(shù)組多路通道適合于連接高速的設(shè)備，滿負(fù)荷時(shí).設(shè)備時(shí)通道要求的實(shí)際流全應(yīng)是所連得設(shè)備中，流量最大的那個(gè)。選擇通道適合于連接中、高速的高優(yōu)先級(jí)的設(shè)備。滿負(fù)荷時(shí)，設(shè)備對(duì)通道要求的實(shí)際流量應(yīng)是所連各設(shè)備中，流量最大的那個(gè)。列舉通道處理機(jī)宏觀和微觀上不丟失所接各設(shè)備接收或發(fā)送的信息應(yīng)滿足的基本條件和采取的補(bǔ)充措施。 答:宏觀上不丟失設(shè)備信息的基本條件應(yīng)當(dāng)讓通道所設(shè)計(jì)的極限流量應(yīng)大于等于設(shè)備對(duì)通道要求的最大流量。為使微觀上也不丟失設(shè)備的信息，還應(yīng)在設(shè)備或設(shè)備控制器中設(shè)置一定容量的緩沖器以緩沖一時(shí)來(lái)不及處理的信息，或是采用可動(dòng)態(tài)提高低速設(shè)備的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的措施來(lái)解決。第四章、存儲(chǔ)體系1、主存實(shí)際頻寬與模數(shù)m的關(guān)系是什么?出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?答:并行主存系統(tǒng)的實(shí)際頻寬隨模數(shù)m的增加會(huì)提高，但不是線性增加，隨棋數(shù)m增大，其實(shí)際頻寬的增量越來(lái)越小。這是因?yàn)槌绦蛑械闹噶詈蛿?shù)據(jù)并不是完全順序放置和被訪問(wèn)的。程序會(huì)有轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)分布有一定的隨機(jī)性。2、cpu寫入cache時(shí)，會(huì)發(fā)生Cache與主存的對(duì)應(yīng)內(nèi)容不一致的現(xiàn)象，簡(jiǎn)述解決這個(gè)問(wèn)題的兩種方法及各需要增加什么開銷。答：(1)回寫法:cPu只寫入Cache，不寫入主存，僅當(dāng)Caehe塊替換時(shí)，才先寫回主存后再替換。這種方法要求對(duì)每個(gè)Cache塊增加一個(gè)修改位的資源開銷。(2)寫直達(dá)法:CPU每次寫Cach的同時(shí)，也通過(guò)直接通路寫入主存。這種方法要增加寫主存的時(shí)間開銷。如何評(píng)價(jià)一個(gè)替換算法的好壞?答:要想評(píng)價(jià)一個(gè)替換算法的好壞，一般可使用典型程序運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的頁(yè)地址流來(lái)對(duì)該算法進(jìn)行模擬其頁(yè)面的替換過(guò)程，通過(guò)統(tǒng)計(jì)出的頁(yè)面命中率的高低來(lái)分析。頁(yè)面命中率的高低與所用的頁(yè)面替換算法、頁(yè)地址流、所分配到的實(shí)頁(yè)數(shù)、頁(yè)面的大小等多種因素有關(guān)。什么是cache它是如何組織的?答:如果把程序在一段時(shí)間內(nèi)集中訪問(wèn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)存放在高速的存儲(chǔ)器中，訪問(wèn)存儲(chǔ)器的平均時(shí)間就可以大大減少，從而減少程序的執(zhí)行時(shí)間，這種高速、小容童的存儲(chǔ)器擾是Cache。cache放在cpu與主存的中間，訪問(wèn)時(shí)間通常是主存的1/4到1/10。在層次化的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中。它是速度最快的存儲(chǔ)器。Cache的基本思想是把程序執(zhí)行時(shí)最頻繁訪問(wèn)的指令和數(shù)據(jù)存放在速度較高的Cache存儲(chǔ)中，使得訪存的平均時(shí)間接近于Gache的訪問(wèn)時(shí)間，而存儲(chǔ)的容量則是主存的容童。Cache存儲(chǔ)器的容量盡管很小，但是由于訪存的局部性規(guī)律，絕大部分對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)數(shù)據(jù)都可以在Cache中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上不需要到主存中尋找，所以訪存的平均時(shí)間可以接近于Cache的訪問(wèn)時(shí)間。5，什么是虛擬存儲(chǔ)器?它有什么特點(diǎn)和作用?答:虛擬存儲(chǔ)器足以主存與輔存為根據(jù)建立起來(lái)的一種存儲(chǔ)體系，它使得程序能夠像仿問(wèn)主存儲(chǔ)器一樣訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器的地址空間可以大到CPU的最大尋址范圍，為了提高平均訪存速度，將虛址空間中訪問(wèn)最頻繁的一小部分尋址范圍映像到主存儲(chǔ)器，其余的地址空問(wèn)映像到外存儲(chǔ)器，這樣使得存儲(chǔ)系統(tǒng)既具有外存的容量。又有接近于主存的訪問(wèn)速度。6.在有Cache的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，訪存操作是如何進(jìn)行的?答:有了Cache之后,訪存操作的過(guò)程是:當(dāng)CPu要進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)，首先察看Cache存儲(chǔ)器，如果訪問(wèn)的字在Cache中找到，就從Cache中讀取，如果訪問(wèn)的字在Cache中沒(méi)有找到，就從主存中訪問(wèn)，并且為了使得以后訪問(wèn)同一個(gè)字或者相鄰的字時(shí)能夠在Cache中找找到，需要把存儲(chǔ)器中包含這個(gè)字的數(shù)據(jù)塊從主存儲(chǔ)器中讀出，放入Cache中。7.簡(jiǎn)述IBMPC機(jī)的頁(yè)式存儲(chǔ)管理的特點(diǎn)。答:IBMPC機(jī)的頁(yè)式存儲(chǔ)管理特點(diǎn)是：把虛擬存儲(chǔ)空間和實(shí)際存儲(chǔ)空間等分成固定大小的頁(yè);(2〕各虛擬頁(yè)可裝入主存中不同的實(shí)際頁(yè)面位置；在任一時(shí)刻，每個(gè)虛擬地址都時(shí)應(yīng)一個(gè)實(shí)際地址;這個(gè)實(shí)際地址可能在主存中，也可能在外存中。8.簡(jiǎn)述段頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址變換過(guò)程。答:用戶邏抖地址被分成:用戶標(biāo)志、段號(hào)、頁(yè)號(hào)、頁(yè)內(nèi)偏移四部分。過(guò)程如下:(1)由用戶標(biāo)志找到段表基址寄存器;由段表長(zhǎng)與段號(hào)作是否越界檢查;段表地址+段號(hào)找到段表中相應(yīng)表項(xiàng);做裝入位，段長(zhǎng)的檢查;由頁(yè)表始址+頁(yè)號(hào)找到頁(yè)表中相應(yīng)表項(xiàng);(8)作裝入位等檢查;(7)實(shí)頁(yè)號(hào)十頁(yè)內(nèi)偏移形成有效地址。9，什么是存儲(chǔ)系統(tǒng)?什么是存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)?答:存儲(chǔ)系統(tǒng)是指各存儲(chǔ)器硬件以及管理這些存儲(chǔ)器的軟硬件。存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)是指把各種不同存儲(chǔ)容量、不同訪問(wèn)速度、不同成本的存儲(chǔ)器件按層次結(jié)構(gòu)構(gòu)成多層的存儲(chǔ)器，并通過(guò)軟硬件的管理將其組成統(tǒng)一的整體，使所存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)按層次分布在各種存儲(chǔ)器件中。典型的存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)是Cache一主存一輔存構(gòu)成的系統(tǒng)。10、簡(jiǎn)要列舉段式虛存管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題。答:段式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)是:支持了程序的模塊化設(shè)計(jì)和并行編程的要求，縮短了程序的編制時(shí)間;各個(gè)程序段的修改相互不會(huì)有影響;便于多道程序共享主存中某些段，從而可不必將他們?cè)谖锢碇鞔嬷兄貜?fù)存放;便于按退輯意義實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)方式保護(hù)。段式存儲(chǔ)管理的問(wèn)題是:段映象表太大，其地址字段和段長(zhǎng)字段都太長(zhǎng).查表進(jìn)行地地址變換的速度太慢;對(duì)主存各區(qū)域的存儲(chǔ)管理十分麻煩;存儲(chǔ)器內(nèi)部的段間零頭浪資大，有時(shí)難以利用。11，簡(jiǎn)要列舉頁(yè)式虛存管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題。答:頁(yè)式存儲(chǔ)管理的優(yōu)點(diǎn)是:所用映象表的硬件量少;地址變換的速度快;主存頁(yè)內(nèi)零頭浪費(fèi)小;主存空間的分配和管理簡(jiǎn)便。問(wèn)題是:不支持模塊化程序設(shè)計(jì)和并行編程;程序修改不利;程序頁(yè)面不能被多個(gè)程序所共享;頁(yè)面是機(jī)械地分割;不能準(zhǔn)確按邏擇意義進(jìn)行訪問(wèn)方式保護(hù)。12、在頁(yè)試虛擬存儲(chǔ)器中什么叫頁(yè)面失效?什么叫頁(yè)面爭(zhēng)用?什么時(shí)候兩者同時(shí)發(fā)生?什么時(shí)候兩者不同時(shí)發(fā)生? 答:要訪問(wèn)的虛頁(yè)不在實(shí)際主存中時(shí)，就會(huì)發(fā)生頁(yè)面失效。當(dāng)頁(yè)面調(diào)入主存，主存中的頁(yè)面位置全部已被其它虛頁(yè)占用時(shí)，就會(huì)發(fā)生頁(yè)面爭(zhēng)用。當(dāng)分配給程序的內(nèi)存區(qū)已被全部占用之后，只要發(fā)生頁(yè)面失效，就一定會(huì)發(fā)生頁(yè)面反之，發(fā)生頁(yè)面失效，并不會(huì)發(fā)生頁(yè)面爭(zhēng)用。13、什么是堆棧型的替換算法(用式子描述)?答:能滿足下列兩個(gè)關(guān)系式的替換算法就是堆找型的替換算法。即nvLt時(shí),Bt(n)包括Bt(n+1)n±Lt時(shí),Bt(n)=Bt(n+1)其中，n為分配給程序的實(shí)頁(yè)數(shù),Bt(n)為t時(shí)刻在n個(gè)實(shí)頁(yè)中的頁(yè)面集合,Lt為t時(shí)刻已處理過(guò)的不同虛頁(yè)的頁(yè)面數(shù)。簡(jiǎn)述頁(yè)面失效頻率(PFF)替換算法的思想及優(yōu)點(diǎn)，該算法的依據(jù)是什么？答:頁(yè)面失效頻率(PFF)替換算法是對(duì)LRU替換算法的改進(jìn)。在程序的運(yùn)行過(guò)程中,操系統(tǒng)不斷都根據(jù)所統(tǒng)計(jì)出的各道程序的頁(yè)面失效率來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)分配給各道程序的實(shí)頁(yè)數(shù)。給頁(yè)面失效率很低的程序適當(dāng)少分配一些實(shí)頁(yè)，給頁(yè)面失效率很高的程序適當(dāng)增加一些實(shí)頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)存總頁(yè)數(shù)一定時(shí)，提高了整個(gè)虛擬存儲(chǔ)器系統(tǒng)的總的實(shí)頁(yè)命中率，也提高了主存空間的利用率。該算法依據(jù)于LRU替換算法是堆找型的算法。頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的頁(yè)面是如何劃分的？這樣劃分使指令和數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)生什么情況，頁(yè)面失效會(huì)在何時(shí)發(fā)生？如果將頁(yè)面失效當(dāng)做中斷來(lái)對(duì)待，會(huì)發(fā)生什么間題？列舉對(duì)此問(wèn)題的幾個(gè)解決辦法。.答：頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的頁(yè)面是按固定大小，機(jī)械等分的。這樣劃分，使按字節(jié)編址的多字節(jié)數(shù)據(jù)和指今可能跨在兩個(gè)不同的頁(yè)面上。使頁(yè)面失效完全可能發(fā)生在取指令、指令分析或指令執(zhí)行的任何一個(gè)過(guò)程中。如果頁(yè)面失效仍按一般的中斷來(lái)對(duì)待。安排在本條指令執(zhí)行完，下條指令準(zhǔn)備取的時(shí)刻來(lái)響應(yīng)和調(diào)頁(yè)，那么，因?yàn)轫?yè)面失效不可能得到響應(yīng)，就會(huì)死機(jī)。因此.頁(yè)面失效不能按一般的中斷來(lái)對(duì)待，應(yīng)當(dāng)作為一種故障，予以立即響應(yīng)和處理。這樣.就需要配置大量的后援寄存器來(lái)保存故障點(diǎn)的全部現(xiàn)場(chǎng)，以便在完成調(diào)頁(yè)后，能恢復(fù)故障點(diǎn)的全部現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)運(yùn)行。 此外.為了避免程序的頁(yè)面在主存中輪流被替換出去，應(yīng)設(shè)計(jì)出好的頁(yè)面替換算法，并給每道程序確定一個(gè)分配實(shí)存頁(yè)面的下限值;適當(dāng)增大頁(yè)面大小來(lái)減少指令或教據(jù)跨頁(yè)存放的概率。16?分別說(shuō)明Cache存儲(chǔ)器的按需取進(jìn)法、恒預(yù)取法、不命中時(shí)才預(yù)取法的定義。答:按需取進(jìn)法:當(dāng)訪存第i塊發(fā)生Cache塊失效時(shí)，才將要訪問(wèn)的主存第i塊調(diào)入Cache。恒預(yù)取法:只要訪問(wèn)到主存第i塊。不論Cache是否命中，性預(yù)取主存第i十1塊進(jìn)入cache。不命中時(shí)才預(yù)取法：只當(dāng)在訪問(wèn)主存第i塊時(shí)不命中cache時(shí)，才預(yù)取主存中的第i+1塊。17、發(fā)現(xiàn)組相連、LRU替換的Cache存儲(chǔ)器的等效訪問(wèn)速度不夠高此時(shí)增大主存容量增大Cache容量，會(huì)對(duì)Cache存儲(chǔ)器等效訪問(wèn)速度有何影響，并分析其原因。答:Cache存儲(chǔ)器的等效訪問(wèn)時(shí)間ta=Hc?tc+（1-Hc）tm，等效訪問(wèn)速度不高就是ta太長(zhǎng)。要想偏短ta，在Cache命中率Hc低時(shí)，就應(yīng)設(shè)法提高He;當(dāng)Hc很高時(shí)，就要減少tc.增大主存容量，不會(huì)對(duì)Hc有顯著影響，可能會(huì)因tm稍微增大，而使ta略有增大。如果Hc很高時(shí)，tm的增大，也不會(huì)使ta有明顯上升。由于LRU替換算法是堆棧型的算法。在增大Cache容量時(shí)?如果原Hc較低時(shí)，將會(huì)使He顯著上升而顯著縮短ta。如果原Hc已較高時(shí)，因Hc上升不明顯而使其ta不會(huì)有明顯縮短。第五章、重疊流水和向量處理機(jī)3、 流水線的特點(diǎn)是什么?答:（1）流水線處理的任務(wù)必須是連續(xù)的;（2） 流水線中子任務(wù)應(yīng)有一個(gè)專門的部件來(lái)實(shí)現(xiàn);（3） 在流水線的功能部件之后，需要有一個(gè)用于保存本功能段執(zhí)行結(jié)果的緩沖寄存器;（4） 的流水線中各功能段執(zhí)行時(shí)間應(yīng)盡量相等;（5） 流水線需要有裝入時(shí)間和排空時(shí)間。4、 向量運(yùn)算為什么最適合流水處理?向量的處理有哪三種方式?CRAY-1采用的是什么方式?答:向量?jī)?nèi)部各元素很少相關(guān)，又是執(zhí)行同一種操作，最能發(fā)揮出流水的效能。向量的理有橫向內(nèi)部各元素（水平）、縱向（垂直）、分組縱橫（水平垂直）三種處理方式。CRAY-1采用分組縱橫處理方式。5?列舉指令重疊解釋對(duì)訪主存沖突可采用的三種解決辦法及其問(wèn)題，目前多數(shù)機(jī)器采用的是什么辦法?答:指令重疊解釋對(duì)訪主存沖突可采用的解決辦法，一是分別設(shè)呈各自獨(dú)立編址的數(shù)據(jù)據(jù)存儲(chǔ)器和指令存儲(chǔ)器，讓存、取操作數(shù)和取指今可同時(shí)訪存;二是讓主存用邏輯上統(tǒng)一編址的多分體交又訪問(wèn)的并行組成方式;三是在硬件上，增設(shè)有一定容量的指令緩沖器和數(shù)據(jù)緩沖器。讓主存插空將預(yù)取的指令存入指令緩沖器，或?qū)⒁獙懭氲臄?shù)據(jù)暫時(shí)存入教據(jù)緩沖器中。第一種辦法增加了總線控制和軟件設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。第二種辦法可能會(huì)因發(fā)生分體沖突，而使并行度受到限制;第三種辦法會(huì)增加硬件成本。目前多采用第二、三種辦法的組合。6.在“一次重疊”解釋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)哪些指令之間的關(guān)聯(lián)?如何處理?答:轉(zhuǎn)移指令與后續(xù)指令的相關(guān)，減少使用轉(zhuǎn)移指今，需要使用時(shí)可采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)。指令相關(guān)，允許程序在執(zhí)行過(guò)程中修改指令，需要修改指令時(shí)，可用類似于IBM370的“執(zhí)行”?,變指令相關(guān)為操作數(shù)相關(guān)，統(tǒng)一按操作數(shù)相關(guān)去處理。主存空間數(shù)相關(guān)在存儲(chǔ)控制器中。讓寫數(shù)申請(qǐng)優(yōu)先于續(xù)數(shù)申請(qǐng)被響應(yīng)來(lái)推后后續(xù)指令的讀數(shù)。通用寄存器組的數(shù)相關(guān)，專設(shè)相關(guān)專用通路。通用寄存器的變址值二次相關(guān)，設(shè)置變址值相關(guān)專用通路。通用寄存器組的變址值一次相關(guān)，設(shè)置變址值相關(guān)專用通路，并推后后續(xù)指令的分析。7、流水線按級(jí)別分成幾類?線性流水線與非線性流水線有什么區(qū)別?動(dòng)態(tài)流水線和靜態(tài)流水線有什么區(qū)別?答:流水線按級(jí)別可分為部件級(jí)、處理機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)三級(jí)。線性流水線段間無(wú)反饋或越過(guò)的通路，非線性流水線則有反饋回路或前越通路。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流水都是多功能的流水。動(dòng)態(tài)流水線按一種功能流水未完成之前，可重組開始另一種功能的流水。靜態(tài)流水必須等流水線排空之后才可進(jìn)行功能切換。8、流水處理的主要技術(shù)途徑是什么?在cpu中可以有哪兩類流水?在存儲(chǔ)系統(tǒng)或存儲(chǔ)體系中舉出兩個(gè)應(yīng)用流水的例子。答:流水處理的主