计算机系统组成概述ppt

电子商务基础

第一章计算机与网络基础知识第二章电子商务基础知识第三章网络营销基础知识第四章物流基础知识

第五章电子商务安全基础知识第六章电子商务法律法规

第一卓M算机与网络基础知识

■第一节计算机系统的组成

■第二节计算机硬件的基本组成

■第三节计算机软件的基本组成

■第四节计算机网络基础知识第五节

通信技术

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。

硬件系统是组成计算机系统的各种物理设备的总称，是计算机系统的物质基础; 软件系统是为了运用、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据和相关文档的总称;

通常把不装备田可软件的计算机称为裸机。

-中央处理器（CPU）€豊豊畫硬

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L高速缓冲存储器（Cache）厂

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（Input ）-鼠标

L扫描仪

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（Output）4打印机

L绘图仪

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管理系统网络通信管

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L用户程序

■计算机的硬件系统一般由控制器、运算 器、存储器、输入设备和输出设备5大 部分组成：

控制器

程序

>数据信息

=>

数据

?控制信息

计算机专业基础综合计算机组成原理(计算机系统概述)历年真题试卷汇编1

计算机专业基础综合计算机组成原理（计算机系统概述）历年真 题试卷汇编1 (总分：70.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：29，分数：58.00) 1.电了计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，但不管怎么更新，依然具有“存储程序”的特点，最早 提出这种概念的是____。【上海交通大学1999年】 （分数：2.00） A.巴贝奇 B.冯.诺依曼√ C.帕斯卡 D.贝尔 解析：解析：考查计算机发展历程。 2.对有关数据加以分类、统计、分析，这属于计算机在——方面的应用。 （分数：2.00） A.数值计算 B.辅助设计 C.数据处理√ D.实时控制 解析：解析：考查计算机的发展及应用。 3.冯.诺依曼型计算机的最根本特征是____。【中科院计算所2001年】 （分数：2.00） A.以运算器为中心 B.采用存储程序原理√ C.存储器按地址访问 D.数据以二进制编码，并采用二进制运算 解析：解析：考查冯.诺依曼型计算机基本概念。冯.诺依曼型计算机的最根本特征是采用存储程序原理， 基本工作方式是控制流驱动方式，工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。 4.冯.诺依曼型计算机的基本工作方式是____。【中科院计算所1998年】 （分数：2.00） A.控制流驱动方式√ B.多指令流多数据流方式 C.微程序控制方式 D.数据流驱动方式 解析：解析：考查冯.诺依曼型计算机基本概念。解析同上。 5.计算机系统采用层次化结构组成系统，从最上层的最终用户到最底层的计算机硬件，其层次化构成为____。（分数：2.00） A.高级语言机器一操作系统机器一汇编语言机器一机器语言机器一微指令系统 B.高级语言机器一汇编语言机器一机器语言机器一操作系统机器一微指令系统 C.高级语言机器一汇编语言机器一操作系统机器一机器语言机器一微指令系统√ D.高级语言机器一汇编语言机器一操作系统机器一微指令系统一机器语言机器 解析：解析：考查计算机系统层次化结构。 6.计算机系统是由____组成的。【武汉大学2007年】 （分数：2.00） A.CPU和存储器 B.CPU和接口

计算机系统结构作业答案第三章(张晨曦)

3.1 -3.3为术语解释等解答题。 3.4 设一条指令的执行过程分为取指令，分析指令和执行指令3个阶段，每个阶段所需时间分别为ΔT, ΔT, 2ΔT，分别求出下列各种情况下，连续执行N条指令所需的时间。 (1) 顺序执行方式 (2) 只有“取指令”与“执行指令”重叠 (3) “取指令”，“分析指令”与“执行指令”重叠 解： (1) 4NΔT (2) (3N+1) ΔT (3) 2(N+1) ΔT 3.6 解决流水线瓶颈问题有哪两种常用方法？ 解： (1) 细分瓶颈段 将瓶颈段细分为若干个子瓶颈段 (2) 重复设置瓶颈段 重复设置瓶颈段，使之并行工作，以此错开处理任务 3.9 列举下面循环中的所有相关，包括输出相关，反相关，真数据相关。 for(i = 2; i < 100; i=i+1) { a[i] = b[i] + a[i]; -----(1) c[i+1] = a[i] + d[i]; -----(2) a[i-1] = 2*b[i]; -----(3) b[i+1] = 2*b[i]; -----(4) } 解： 输出相关：第k次循环时(1)与第k+1轮时(3) 反相关：第k次循环时(1)和(2)与第k-1轮时(3) 真数据相关：每次循环(1)与(2)，第k次循环(4)与k+1次循环(1)，(3)，(4) 3.12 有一指令流水线如下所示 50ns 50ns 100ns 200ns (1)求连续如入10条指令的情况下，该流水线的实际吞吐率和效率 (2)该流水线的“瓶颈”在哪一段？请采用两种不同的措施消除此“瓶颈”。对于你所给出 的两种新的流水线连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少？ 解：（1）（m表示流水线级数，n 表示任务数）

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1).

高等计算机体系结构考题部分答案整理与分析(1) ——2002年高体考试真题解析1.填空题 1)第一台通用流水线计算机是：Stretch，即IBM7030 解析：主要是考察流水线技术的相关背景。最早实现流水线技术的计算机应该是使用Stretch，即IBM7030，使用流水线实现了重叠取指令、译码和执 行。其中还设计了避免冲突的ALU旁路技术。在1964年发布了CDC6600是使 用记分板技术实现动态调度流水线机制的机器。而使用保留站机制的Tomasulo 算法是在IBM 360/91中使用的。知识来源于本科课件第二讲 2)有效检测N位加法溢出的方法是： 察看输入最高位的进位是否等于最高位输出的进位 解析：该知识来自本科计算器加减法运算的相关知识。溢出指运算的结果超出了正常的表示范围。加法溢出只可能出现在两个同为正数或同为负数相加 才可以实现。可用以下方法检测：察看输入最高位的进位是否等于最高位输出 的进位。若不相等则容易知道该数据溢出。 3)时间局部性是指： 如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问 解析：考察流水线及性能改进基础——局部性原理。局部性原理：CPU访问存储器时，无论取指令或者存取数据，访问存储单元都趋向于聚集在一个较 小的连续区域中。局部性原理包含时间局部性和空间局部性。时间局部性指 如果一个信息项正在被访问，那么近期它还会再被访问。原因：由程序循环和 堆栈技术造成的。空间局部性指在最近的将来用到的信息很可能在现在正在使 用的信息在空间地址上临近。原因：由指令顺序执行和数组存放造成。 4)流水线存在的三种相关是：数据相关、名字相关和控制相关 解析：考察指令级并行技术的基础相关知识。相关性是程序的特性，一个相关 是否会导致实际的冒险，该冒险是否会造成停顿，这是流水线结构的基本特征。 指令共有三种不同类型的相关：数据相关、名字相关和控制相关。 2.辨析题 1)加深流水线级数一定可以提升处理器性能。 这句话说法不对。当然在一定条件下加深流水线的级数可以加快流水线处理的 并行度，从而提高处理器的性能。但超过一定限度后，流水线级数无法无限制 地增加并提高处理性能。影响和限制流水线级数来提高性能的因素如下：1）指 令流的并行度有限，当流水线级数增加，即流水线深度增加时，因为相关引起 停顿将最终造成CPI的增加。更深的流水线会造成时钟周期的下降，并受到时 钟扭斜和负载的限制。 2)增加页面大小一定可以提升系统整体性能。 这句话说得不对。由于RAM价格下降，存储器变得更大；处理器和存储器之间 的速度差别更大，因此必须增加页面大小。但增加页面大小会使存储器中的内 部碎片变得严重，从而浪费很多存储空间。因此增加页面大小不一定可以提升 系统整体性能。

计算机系统结构总结

1、计算机系统的多级层次结构： 物理机：用固件/硬件实现的机器。 虚拟机：由软件实现的机器。（虚拟机中有些操作可以由硬件或固件实现。固件：具有软件功能的硬件）本门课程研究软硬件的交界面 2、计算机系统结构（Computer Architecture）是指传统机器程序员所看到的计算机属性，即概 念性结构与功能特性。 计算机组成（Computer Organization）指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联系。 计算机实现（Computer Implementation）指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。着眼于器件技术和微组装技术，其中器件技术在实现技术中起主导作用。 下面举例说明上三个概念的区别： （1）确定指令系统中是否有乘法指令属于计算机系统结构的内容，但乘法指令时用专门的乘法器实现，还是用加法器经多步操作来实现，属于计算机组成。而乘法器、 加法器的物理实现，入器件的选定及所用的微组装技术等，属于计算机实现。 （2）主存容量与编址方式（按位、按字节或按字访问等）的确定属于计算机系统结构。 为了达到给定的性能价格比，主存速度的快慢、逻辑结构是否采用多体交叉等属 于计算机组成。而主存系统的物理实现，如器件的选定、逻辑电路的设计、微组 装技术的使用等均属于计算机实现。 3、CPU性能取决于CPU时间。 冯?诺依曼计算机以运算器为中心。 4、仿真和模拟的主要区别在于解释执行所用的语言。（仿真是用是微程序解释执行，模拟是 用机器语言程序解释执行） 5、并行性的两层含义：同时性（simultaneity）和并发性（concurrency） （同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生） （并发性：两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生） 6、看课后题：1.7和1.9

多媒体技术概述及多媒体计算机系统的组成

多媒体技术概述及多媒体计算机系统的组成 清点人数，组织教学。 复习： 计算机系统的组成 授新： ￥ 一、多媒体技术的概念 在计算机领域，媒体有两种含义：一是指存储信息的实体，例如磁盘、磁带、光盘、半导体存储器等；二是指传递信息的载体，例如声音、图像、图形、文字等。多媒体技术中的“媒体”是指后者，是一种能够表达信息的形式。 国际电话电报咨询委员会CCITT把媒体分成了以下五类，即感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。 1、感觉媒体（Perception Medium）： 指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体。如引起听觉反应的声音，引起视觉反应的图像等。 — 2、表示媒体（Representation Medium）： 指传输感觉媒体的中介媒体，即用于数据交换的编码。如图像编码、文本编码和声音编码等。这是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为地研究、构造出来的一类媒体。 3、表现媒体（Presentation Medium）： 指进行信息输入和输出的媒体。如键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像机等为输入媒体；显示器、打印机、喇叭等为输出媒体。 4、存储媒体（Storage Medium）： 《 指用于存储表示媒体的物理介质。如硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。

5、传输媒体（Transmission Medium）： 指传输表示媒体的物理介质。如双绞线、同轴电缆和光缆等。 多媒体（Multimedia）从字面上理解就是两种及两种以上媒体的集成。多媒体技术是对多种媒体进行综合处理的技术。确切地说，多媒体技术是把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。 二、多媒体技术的特点 多媒体具有多样性、集成性、交互性和实时性的特点。 1. 多媒体信息的多样性 信息载体的多样性是多媒体的主要特性之一，也是多媒体研究需要解决的关键问题。信息载体的多样化是相对计算机而言的，在多媒体技术中，计算机所处理的信息空间范围拓展了，不再局限于数值、文本、图形和特殊对待的图像，并且强调计算机与声音、活动图像（或称为影像）相结合，以满足人的感官对多媒体信息的需求，这在计算机辅助教育以及产品广告、动画片制作等方面有很大的发展前途。 2. 多媒体技术的集成性 多媒体的集成性主要体现在两个方面： , 一是多媒体信息的集成，是指各种媒体信息应能按照一定的数据模型和组织结构集成为一个有机的整体，以便媒体的充分共享和操作使用； 二是操作这些媒体信息的工具和设备的集成，是指与多媒体相关的各种硬件设备的集成和软件的集成，为多媒体系统的开发和实现建立一个理想的集成环境，以提高多媒体的生产力。 3. 多媒体系统的交互性 多媒体的另一个关键特性是交互性。多媒体系统采用人机对话方式，对计算机中存储的各种信息进行查找、编辑及同步播放，操作者可通过鼠标或菜单选择自己感兴趣的内容。

计算机系统结构张晨曦版课后答案

第1章计算机系统结构的基本概念 1.1 解释下列术语 层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。 虚拟机：用软件实现的机器。 翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。 解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。 计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。 计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。 系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。 Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。 程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。 CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。 测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。 存储程序计算机：冯?诺依曼结构计算机。其基本点是指令驱动。程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。

计算机系统概述

计算机系统概述 现代人都知道，计算机由硬件系统和软件系统组成，但是不了解计算机的产生和设计原理，很难真正理解计算机的结构。 从刀耕火种到坐在计算机前冲浪，人类经历了漫长的探索，在这种艰辛且充满惊喜的探索中计算机一步步向我们的理想逼近。 第一节计算机的创始及结构 一、从原始计数法到机械计算机 在远古时代，人类首先从自身找到了最原始的计数工具——手，用手指来计数。为了能表达比10个手指更多的数目，古代人们想出第二种计数工具——石子。石子、贝壳、绳结、木棒不但作为统计财产、人数、猎物的工具，还能保留下统计的结果，这是现代计算机原理中存储思想的最初萌芽。 大约1000多年前，东方文明古国——中国开始使用算盘，这是世界上最古老的、流传最广的计算工具。古代算盘是用小棒（或石子、金属块等）排放在不同位置上，表示不同的位权，并按此进位与借位。可见，那时已经有了进位计数的概念。 1642年，19岁的法国数学家布莱斯·帕斯卡（Blaise Pascal）发明了装有手转圆轮的机械加法器。 帕氏加法器里，一个圆轮代表一位数。轮上分为10个相等部分，刻有0～9十个数字。做加法时，顺时针转动圆轮，当转到0刻度，便自动将高位圆轮带进一格。巴氏加法器用纯粹机械运动代替人们的思考和记录，表示人类开始向自动计算工具的迈进。为了纪念他，程序设计语言Pascal就是以他的名字命名的。 现代计算机的先驱者是英国的数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）（1792一1871）。1833年在他的微分分析机（differential analyzer）的设计方案中，他天才地提出了计算工具至少必须具有五个独立的部分： ①输入部分送入需要处理的问题和信息.； ②存储库保存信息，以便机器使用； ③运算室能进行各种实际的运算； ④控制器指挥机器按顺序工作； ⑤输出部分送出问题处理的结果。 这台机器仍属于机械计算机，但是他的思想在当时确实太先进了，直至100多年后才开发了电子计算机。巴贝奇的许多观点被一位女伯爵、著名的女诗人Augusta AdaByron记载下来，并深入分析。她可以算是世界上第一个计算机程序设计员，程序设计语言Ada则因她的荣耀而命名。 二、电子计算机的诞生 聪明的人脑可以记忆、可以计算、可以判断，但是成功地描述、模拟乃至制造出大脑功

高等计算机系统结构习题

★★ 1、解释下列术语 计算机系统结构 计算机组成 计算机实现 【答案】计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念。系统结构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性，这里的程序设计者是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。计算机实现是指计算机组成的物理实现。 ★★ 2、解释下列术语 系列机 兼容机 模拟 仿真 【答案】所谓系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机成为兼容机。 系列机方法能够在具有相同系统结构的各种机器之间实现软件移植，为了实现软件在不同系统结构的机器之间的相互移植，可以采用模拟和仿真。模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法。 ★ 3、SIMD是指（） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 【答案】B ★★ 4、从执行程序的角度看，并行性等级可分为哪些？ 【答案】指令内部并行、指令级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行。 ★★★ 5、名词解释 Amdahl定律、CPI 【答案】Amdahl定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 Fe=（改进前可改进部分占用的时间）/（改进前整个任务的执行时间） Se=（改进前可改进部分的执行时间）/（改进后改进部分的执行时间）

计算机系统结构总结汇总

小第一章总结 我们用了6个学时对第一章进行讲解，试图对计算机系统结构有一个完整的了解。下面对第一章的内容进行总结。 一、概念性问题 1. 计算机系统的发展（了解） 通常是用器件的发展来为计算机分代的，然而也不能忽视计算机系统结构的重要性。 2. 计算机系统的多级层次结构 （1）如何划分成多级层次结构？ （2）有哪些层次？ （3）划分成多级层次有什么好处？ （4）涉及到的概念：翻译、解释、透明性 3. 计算机系统结构、组成和实现 （1）计算机系统结构的概念 （2）计算机系统结构的属性 （3）计算机组成和实现的定义 （4）计算机系统结构、组成和实现的相互关系 4. 计算机系统的软、硬件取舍 （1）计算机系统的软、硬件的等效性和不等效性 （2）计算机系统的软、硬件取舍原则 5. 软件对计算机系统结构的影响 （1）软件移植的概念？ （2）软件移植的途径有哪些？系列机的概念 6. 系统结构中的并行性和弗林分类 （1）并行性的概念和含义 （2）并行性开发的途径 （3）了解弗林分类法 二、综合应用类 1. 计算机系统的性能评测 （1）CPU时间的计算（CPI、指令条数、时钟频率） （2）MIPS和MFLOPS 2. 计算机系统的定量设计原理 （1）哈夫曼压缩原理 （2）Amdahl定律（加速比的计算）

（3）程序的局部性原理 （4）延伸阅读： 第一章总结 我们同样用了6个学时对第二章进行讲解，主要对指令系统的设计和优化做了总体讲述。下面对第二章的内容进行总结。 一、概念性问题 1. 数据表示 （1）数据表示和数据结构的定义、区别和联系 （2）标志符数据表示和数据描述符以及各自的优缺点 （3）引入数据表示的原则 2. 寻址方式 （1）寻址方式在指令中的指明方式 （2）静态再定位和动态再定位 3. 指令系统设计和优化 （1）信息源熵和信息冗余度的概念以及在操作码优化中的作用 （2）三种操作码编码方式 4. 指令系统的发展和改进 （1）CISC和RISC的概念 （2）了解按CISC方向发展和改进指令系统的优化实现 （3）了解RISC设计的基本原则 二、综合应用类 操作码编码优化 固定长度编码、哈夫曼编码和扩展操作码编码方案，并计算操作码的平均码长。 第三章总结 我们用了4个学时对第三章进行讲解，介绍了存储器的性能指标以及并行主存系统；总线系统的相关概念以及集中式总线控制方式；重点讲解了中断系统和通道处理机。第三章具体内容如下： 一、概念性问题 1. 存储系统的基本要求和并行主存系统 （1）存储系统的基本要求：速度、容量和价格

计算机系统结构名词解释

名词解释 1、透明 答：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称对它透明。 2、CISC 答：复杂指令系统计算机，这种计算机增强了原有指令的功能，设置了更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现了软件功能的硬化，但指令系统日益庞大和复杂。 3、LRU算法 答：近期最少使用算法。选择近期最少访问的页作为被替换的页。 4、地址变换 答：地址变换是每次访问Cache时怎样将主存地址变换成Cache地址。 5、主存空间数相关 答：是指相邻的两条指令之间出现对主存同一单元要求先写而后读的关联。 6、并行性 答：同一时刻或同一时间间隔内完成两种以上性质相同或不相同的工作特性称为并行性。 7、RISC 答：精简指令系统计算机，这种计算机通过减少指令种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度，提高指令的执行速度。 8、存储体系 答：存储体系是指在构成存储系统的几种不同的存储器之间，配上辅助软硬件或辅助硬件，使之从应用程序员的角度看，它们在逻辑上是一个整体。 9、地址映像 答：地址映像就是将每个主存块按什么规则装入Cache中。 10、流水线的速度瓶颈 答：流水线中经过时间最大的功能段就是流水线中的速度瓶颈。 11、计算机系统结构 答：计算机系统结构也叫计算机体系结构，指的是传统机器级的系统结构。 12、非专用总线 答：非专用总线是指可以被多种功能或多个部件分时共享的总线。 13、页面失效 答：要访问的虚页不在实际主存中时，就会发生页面失效。 14、一次重叠 答：是指将指令的解释分为“分析”和“执行”两个阶段，任何时刻都只是“执行K”与“分析K+1”在时间上的重叠，让指令分析部件和指令执行部件同时在处理相邻的两条指令。15、全局性相关 答：指的是已进入流水线的转移指令和其后续指令之间的相关。 16、向后兼容 答：系列机软件的向后兼容指的是按某个时期投入市场的机器上编写的软件，不加修改就能运行于在它之后投入市场的机器上。 17、高级语言机器 答：高级语言机器是不需要编译即可运行高级语言程序的计算机。 18、页面争用 答：当页面调入主存，主存中的页面位置全部已被其他虚页占用时，就会发生页面争用。 19、指令相关 答：指令相关是因为指令在程序的执行过程中允许被修改造成的，本条指令要等到之前的指

高等计算机系统结构习题-清华大学计算机系高性能所

高等计算机系统结构习题 计算机系CAD所王晓娟008045 1．解释存储器有关概念和术语： 1）：虚拟地址空间 虚地址是在编译过程中由处理机生成的，在UNIX系统中，每个进程的建立都给定一个虚地址空间，这个空间包含了由编译器生成的全部虚地址。 2）：物理地址空间： 物理存储器中的每个字都是用唯一的物理地址标识的。主存储器中的所有存储字构成物理地址空间。 3）：地址映象 设V是处理机运行程序所生成的一组虚拟地址，M是为运行该程序而分配的一组物理地址。虚拟存储器需要一种自动的机制实现以下映象： ?: V→M∪{￠} 即虚拟地址到物理地址之间的转换。 2．什麽是命中率、缺页、多级页表？ 命中率：当在存储器M i中找到一个信息项时，我们称之为命中，命中率h i则是信息项在M i中找到的概率。 缺页：表示所访问的页面没有驻留在主存储器中。 多级页表：为扩展存储器空间并能在存储器层次结构的不同层次上提供更多的页面访问保护，对直接页面映象用多级页表扩充。 3：简述Cache管理中直接地址映象法和全相联映象法。 （1）直接映象：它将主存按Cache容量大小分块，每块又分成页，页面大小同Cache 页面。 规定每块中的相应页面与Cache中的相应页面对应。这种映象方法容易实现，但不灵 活，页面冲突率较高，命中率低。 （2）全相联映象：它是指主存中任何一页都可以映象到Cache中任何一页的位置上。这种方法灵活，页面冲突率较小，命中率高，但速度慢，代价高，不易实现。 4．简述组相联映象法。 组相联映象法是介于直接地址映象法和全相联映象法之间的一种方案。它将Cache分成大小相等的组，每组内又分页。主存按Cache大小分块，块内分组，组内分页。使主存的组与Cache的组大小相等，主存的页与Cache的页大小一致。它的特点是组与组之间采用直接映象，组内各页采用全相联映象。组内页面数多，灵活性大，命中率高，但地址变换电路复杂。 5．什麽是散列函数，倒置页表，存储器替换策略。 （1）散列函数：散列是一种简单的计算机技术，它可以用较少位数把长页号转换为短页号。散列函数应将虚拟页号随机化并产生唯一的散列号用做指针。同余函数使散列 形成链表。 （2）倒置页表：虚拟空间地址非常大时，需要大的PT或多级直接分页，这种地址转换映象可以用倒置映象来实现。已分配给用户的每个页面框架都可以建立一张倒置页表。 （3）存储器替换策略:它包括为活动进程分配和再分配存储器页面以及储器页面的替换。页面的替换是指主存储器内的常驻页面被从磁盘传送来的新页面所替换的 过程。目的是将缺页的数量降到最小，减少存储器有效存储时间。 6．在Cache管理中，新的主存页需要调Cache时，有几种替换算法？各有何特点？那种算法命中率高？

计算机系统的概述

第1章计算机系统概述 计算机—Computer,如何正确理解“计算机”这个术语呢？ 凡是能完成以下三类工作的机器就是计算机： ①能接受程序和数据的输入，并存储起来； ②能按照存储的程序对输入的数据进行自动处理并得出结果； ③能把结果输出。 所以，计算机是一种能够接收信息，存储信息，并按照存储在其内部的程序(这些程序是人们意志的体现)对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。 1.1 计算机系统的硬件与软件 1.1.1 计算机硬件和软件的概念 硬件(Hardware)，是指计算机系统中实际装置的总称。它可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，或由它们组成的计算机部件或整个计算机硬件系统。 计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器五部分组成。 计算机软件是指在计算机硬件上运行的各种程序以及有关的文档资料，例如操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、数据库管理系统、专用软件包、各种维护使用手册、程序流程图和说明等。 1.1.2 计算机的硬件 计算机的硬件是指组成一台计算机的各种物理装置,它们是由各种实实在在的器件组成的,是计算机进行工作的物质基础。计算机的硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五部分组成。

1.输入设备 输入设备（input equipment）的功能是从计算机外部把信息和处理这些信息的程序通过输入接口输入到计算机的存储器中。 键盘(keyboard)和鼠标器(Mouse)是最常用的输入设备。 其它输入设备还有：扫描仪(scanner)、数字化仪(digitizer)、光笔(light pen)、条形码扫描器(barcode scanner)、触摸屏、各种模－数(A/D)转换器、数码相机等。 ⒉输出设备和外围设备 输出设备（output equipment）的功能是用来输出计算机的处理结果。 最常用的输出设备是显示器(display)和打印机(printer)，还有绘图仪(plotter)、X-Y 记录仪、音箱、各种数－模(D/A)转换器等。 I/O设备属于外围设备，但外围设备除I/O设备外，还应包括外存储器设备、多媒体设备、网络通信设备和输入输出处理机等。外围设备分类见下图。

计算机系统结构综合题

1. 一个处理机共有10条指令，各指令在程序中出现的概率如下表： (1) 采用最优Huffman 编码法（信息熵）计算这10条指令的操作码最短平均长度。(2) 采用Huffman 编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度，计算与最优Huffman 编 码法（信息熵）相比的操作码信息冗余量。将得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。(3) 采用2/8扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度，计算与最优Huffman 编码法相比的操作码信息冗余量。把得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。 (4) 采用3/7扩展编码法编写这10条指令的操作码，并计算操作码的平均长度，计算与最优Huffman 编码法相比的操作码信息冗余量。把得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。 [解答] 采用最优Huffman 编码法（信息熵）的操作码最短平均长度为： 957 .2log p H n 1 i p 2i i ≈?-=∑=

I 3 0.15 010 1000 10 I 4 0.10 110 1001 11000 I 5 0.08 0110 1010 11001 I 6 0.08 1110 1011 11010 I 7 0.05 1111 1100 11011 I 8 0.04 01110 1101 11100 I 9 0.03 011110 1110 11101 I 10 0.02 011111 1111 11110 操作码的平均长度 2.99 3.1 3.2 操作码的信息冗余量 1.1% 4.6% 7.6% 2. 一个虚拟存储器按字节编址，最多有128个用户，每个用户最多要用2048页，每页512字节。主存容量8M字节，快表按地址访问，共16个存储字，快表地址码经散列变换得到，为减少散列冲突，快表分为两组，有两套独立的相等比较电路。试： （1）写出多用户虚地址和主存地址的格式，并给出各字段的长度。 （2）散列变换部件的输入、输出位数各为多少？每个相等比较电路的位数是多少？ （3）快表每个存储字的总长度为多少位？为哪几个字段？各字段的长度为多少位？ [解答] （1）虚地址的长度为27位，格式如下： 主存的地址需要23位：格式如下 （2）由于用户号和虚页号共有18位，所以，散列变换的输入需要18位，而输出的为快表的地址，如果我们假设快表是按照字寻址，那么是3位（快表分为两组，每组8个存储字）。 或4位（16个存储字，每字两个入口）。相等比较电路需要比较多用户虚页号，以消除散列冲突，所以，相等比较电路需要18位。 （3）快表中需要存储两项内容：多用户虚页号和实页号。多用户虚页号为18位，实页号为14位，共有32位。 3. 用一条5个功能段的浮点加法器流水线计算∑== 8 1 i i A F。每个功能段的延迟时间均相等，流水线的输出端和输入端之间有直接数据通路，而且设置有足够的缓冲寄存器。要求 用尽可能短的时间完成计算，要求： （1）列出进行加法的次序； （2）画出流水线时空图； （3）并计算流水线在此任务中的实际吞吐率、加速比和效率。 [解答] （1）首先需要考虑的是，8个数的的和最少需要做几次加法。我们可以发现，加法的次数是不能减少的：7次；于是我们要尽可能快的完成任务，就只有考虑如何让流水线尽可能充满，这需要消除前后指令之间的相关。由于加法满足交换率和结合率，我们可以调整运算次序如以下的指令序列，我们把中间结果寄存器称为R，源操作数寄存器称为A，最后结果寄存器称为F，并假设源操作数已经在寄存器中，则指令如下： I1：R1←A1+A2 I2：R2←A3+A4 I3：R3←A5+A6

计算机系统的组成

计算机系统的组成 1.2.1 计算机系统概述 现在，计算机已发展成为一个庞大的家族，其中的每个成员，即使在规模、性能、结构和应用等方面存有着很大的差别，但是它们的基本结构是相同的。计算机系统包括硬件系统和软件系统两绝大部分。硬件系统由中央处理器、内存储器、外存储器和输入/输出设备组成。 软件系统分为两大类，即计算机系统软件和应用软件。 计算机通过执行程序而运行，计算机工作时，软、硬件协同工作，两者缺一不可。计算机系统的组成框架如图1-1所示。 1．硬件系统概述 硬件系统是构成计算机的物理装置，是指在计算机中看得见、摸得着的有形实体。在计算机的发展史上做出杰出贡献的著名应用数学家冯?诺依曼（Von Neumann）与其他专家于1945年为改进ENIAC，提出了一个全新的存储程序的通用电子计算机方案。这个方案规定了新机器由5个部分组成：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出。并描述了这5个部分的职能和相互关系。这个方案与ENIAC相比，有两个重大改进：一是采用二进制；二是提出了“存储程序”的设计思想，即用记忆数据的同一装置存储执行运算的命令，使程序的执行可自动地从一条指令进入到下一条指令。这个概念被誉为计算机史上的一个里程碑。计算机的存储程序和程序控制原理被称为冯?诺依曼原理，按照上述原理设计制造的计算机称为冯?诺依曼机。

图1-1 计算机的组成框架 概括起来，冯?诺依曼结构有3条重要的设计思想： （1）计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5绝大部分组成，每个部分有一定的功能。 （2）以二进制的形式表示数据和指令。二进制是计算机的基本语言。（3）程序预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器 中取出程序指令并加以执行。 硬件是计算机运行的物质基础，计算机的性能如运算速度、存储容量、计算和可靠性等，很大水准上取决于硬件的配置。 仅有硬件而没有任何软件支持的计算机称为裸机。在裸机上只能运行机器语言程序，使用很不方便，效率也低。所以早期只有少数专业人 员才能使用计算机。 2．计算机的基本工作原理 1）计算机的指令系统 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成 的某一种操作。 一条指令通常由如下两个部分组成： （1）操作码：它是指明该指令要完成的操作，如存数、取数等。操作码的位数决定了一个机器指令的条数。当使用定长度操作码格式时，若操作码位数为n，则指令条数可有2n条。

专升本《计算机系统结构》_试卷_答案

专升本《计算机系统结构》 一、（共75题,共150分） 1. 最早的冯·诺依曼(von Neumann)结构计算机是以（）为中心的。（2分） A.运算器 B.控制器 C.存储器 D.I/O设备 .标准答案：A 2. 同构型多处理机和异构型多处理机所采用的提高并行性的技术途径分别是（）（2分） A.资源共享、资源重复 B.资源重复、资源共享 C.资源共享、时间重叠 D.资源重复、时间重叠 .标准答案：D 3. 由同一厂家生产的、系统结构相同的，但组成和实现不同的所有计算机，称为（）（2分） A.兼容机 B.扩展机 C.系列机 D.系统机 .标准答案：C 4. 从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（）（2分） A.位串字串、位并字串、位串字并、全并行 B.位并字串、全并行、位串字串、位串字并 C.全并行、位并字串、位串字串、位串字并 D.位串字串、位串字并、位并字串、全并行 .标准答案：A 5. 扩展编码要求（），否则会产生解码不唯一的问题。（2分） A.所有的短码都必须是长码的前缀 B.所有的短码都不能是长码的前缀 C.所有的短码都必须是长码的后缀 D.所有的短码都不能是长码的后缀 .标准答案：B 6. 下面的指令中，（）不属于RISC处理器指令集。（2分） A.ADD R4，[1000] B.LD R3，(R4) C.SUB R4，R3 D.SD 0(R3)，R4 .标准答案：A 7. 指令的重叠解释方式与顺序解释方式相比，可以提高（）指令的执行速度。（2分） A.一条 B.两条 C.两条以上 D.两条或两条以上 .标准答案：D 8. 虚拟存储器外部地址变换，实现的是虚地址到（）的变换。（2分） A.辅存物理地址 B.主存地址 C.Cache地址 D.虚地址 .标准答案：A 9. 设主存和辅存的平均访问时间分别为秒和秒，若要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到，问至少应保证主存访问命中率为（）（2分） A.0.97 B.0.98 C.0.99 D.1 .标准答案：C 10. 替换算法要解决的问题是（）（2分） A.用户的虚页如何与主存的实页对应 B.如何用主存的实页号替代多用户的虚页号 C.当页面失效时，选择主存中哪个页作为被替换页 D.新用户要进入主存，选择哪个用户作为被替换的用户 .标准答案：C 11. RISC执行程序的速度比CISC要快的原因是（）（2分） A.RISC的指令系统中指令条数较少 B.程序在RISC上编译生成的目标程序较短 C.RISC的指令平均执行周期数较少 D.RISC只允许load和store指令访存 .标准答案：C 12. 输入输出系统硬件的功能对（）是透明的。（2分） A.操作系统程序员 B.编译程序员 C.应用程序员 D.系统结构设计师 .标准答案：C 13. 在由多个通道组成的I/O系统中，I/O的最大流量是（）（2分） A.各通道最大流量的最大值 B.各通道最大流量之和 C.各通道实际流量的最大值 D.各通道实际流量之和 .标准答案：B 14. 通道方式输入输出系统中，对优先级高的磁盘等高速设备，适合于连接( ) （2分） A.字节多路通道 B.选择通道 C.数组多路通道 D.字节及数组多路通道 .标准答案：B

《计算机系统结构》

《计算机系统结构》课程教学大纲 课程编号： 英文名：Computer architecture 课程类别：专业必修课 前置课：计算机组成原理,汇编语言程序设计等 后置课： 学分：4学分 课时：72课时 主讲教师： 选定教材：郑纬民，汤志忠，《计算机体系结构》，北京：清华大学出版社，1998年9月版课程概述： 《计算机系统结构》是计算机科学与技术的一门专业基础必修课。 本课程的教学目标：结合本专业本科生培养的目标，通过本课程的学习让学生了解或掌握计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构和分析方法。为了使学生在将来的研究和应用工作打下一定的基础。 教学目的： 通过本课程的学习让学生认识和掌握： ①什么是计算机体系结构； ②计算机体系结构和计算机技术有何关系； ③计算机体系结构的主要内容及其方法论； ④计算机体系结构的评价标准和方法； ⑤高性能计算机系统的发展趋势。 也就是说，通过本课程的学习，让学生掌握计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构和分析方法。 教学方法： 本课程采用课堂理论课教学与实验课教学相结合。课堂教学以多媒体教学为主，充分利用多媒体教学的大信息量、图文声像并茂等特点来突破教学难点，多角度调动学生的注意力和学习兴趣。实验课教学安排在理论课每一章后同步进行，使之与理论课教学紧密配合。实验内容上，增大综合性实验、与设计性实验的比例，以注重培养学生的动手能力。

各章教学要求及教学要点 第一章计算机系统结构的基本概念 课时分配: 4学时 教学要求： 让学生了解和熟悉计算机系统结构的基本概念，建立层次结构的分析模型以及影响系统结构发展的诸要素及其相互关系 教学内容： 包括计算机系统的层次结构、系统结构的定义、分类、设计技术、评价标准和系统结构的发展等。 教学重点： 系统结构的层次模型，计算机系统设计技术和评价标准。 教学难点： 层次模型的建立，评价标准的正确把握。 第二章指令系统 课时分配: 10学时 教学要求： 在让学生掌握课程内容的同时，使他们更深切的体会到：从应用程序员的角度看，数据表示、寻址方式、指令系统等是系统结构的核心内容。 教学内容： 介绍数据表示、寻址技术、指令格式的优化设计、CISC指令系统和RISC指令系统等。 教学重点： 数据表示、寻址方式和指令格式的优化。 教学难点： 指令编码技术和RISC技术。 第三章存储系统 课时分配: 10学时 教学要求： 要学生了解和掌握计算机存储系统的设计方法及其在整个计算机系统中的核心地位。 教学内容： 介绍存储系统原理、虚拟存储器和CACHE存储器等。

清华第2版《计算机系统结构》习题解答

清华第2版《计算机系统结构》习题解答 目录 第一章(P33) 1.7-1.9（透明性概念），1.12-1.18（Amdahl定律），1.19、1.21、1.24（CPI/MIPS） 第二章(P124) 2.3、2.5、2.6（浮点数性能），2.13、2.15（指令编码） 第三章(P202) 3.3（存储层次性能），3.5（并行主存系统），3.15-3.15加1题（堆栈模拟），3.19中(3)(4)(6)(8)问（地址映象/替换算法--实存状况图） 第四章(P250) 4.5（中断屏蔽字表/中断过程示意图），4.8（通道流量计算/通道时间图） 第五章(P343) 5.9（流水线性能/时空图），5.15（2种调度算法） 第六章(P391) 6.6（向量流水时间计算），6.10（Amdahl定律/MFLOPS） 第七章(P446) 7.3、7.29（互连函数计算），7.6-7.14（互连网性质），7.4、7.5、7.26（多级网寻径算法），7.27（寻径/选播算法） 第八章(P498) 8.12（SISD/SIMD算法） 第九章(P562) 9.18（SISD/多功能部件/SIMD/MIMD算法） (注：每章可选1-2个主要知识点，每个知识点可只选1题。有下划线者为推荐的主要知识点。)

第一章(P33) 1.7 (1)从指定角度来看，不必要了解的知识称为透明性概念。 1.8见下表，“√”为透明性概念，“P ”表示相关课文页数。 1.12 已知Se=20 , 求作Fe-Sn 关系曲线。 将Se 代入Amdahl 定律得 e n F S 20 19 11 -= 1.13 上式中令Sn=2，解出Fe=10/19≈0.526 1.14 上式中令Sn=10，解出Fe=18/19≈0.947 1.15 已知两种方法可使性能得到相同的提高，问哪一种方法更好。 (1)用硬件组方法，已知Se=40，Fe=0.7，解出Sn=40/12.7≈3.1496（两种方法得到的相同性能） (2)用软件组方法，已知Se=20，Sn=40/12.7，解出Fe=27.3/38≈0.7184（第二种方法的百分比） (3)结论：软件组方法更好。因为硬件组需要将Se 再提高100%（20→40），而软件组只需将Fe 再提高1.84%（0.7→0.7184）。 Sn 20 1 0 1 Fe

高等计算机系统结构习题

★★ 1、解释下列术语计算机系统结构计算机组成计算机实现 【答案】计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念。系统结 构定义为由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性，这里的程序设计者是指为机器语言或编译程序设计者所看到的计算机属性，是硬件子系统的概念结构及其功能特性，它是计算机系统的软、硬件的界面。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。计算机实现是指计算机组成的物理实现。 ★★ 2、解释下列术语 系列机 兼容机 模拟 仿真 【答案】所谓系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机成为兼容机。 系列机方法能够在具有相同系统结构的各种机器之间实现软件移植，为了实现软件在不同系统结构的机器之间的相互移植，可以采用模拟和仿真。模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。仿真是指用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法。 ★ 3、SIMD 是指（） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 【答案】B ★★ 4、从执行程序的角度看，并行性等级可分为哪些？ 【答案】指令内部并行、指令级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行★★★ 5、名词解释 Amdahl 定律、CPI 【答案】Amdahl 定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。 Fe= （改进前可改进部分占用的时间）/（改进前整个任务的执行时间）Se= （改进前可改进部分的执行时间）/（改进后改进部分的执行时间）