系统结构简答题.docx

1、 什么是软件兼容？软件兼容有几种？其中哪一种是软件兼容的根本特征？同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容是软件兼容的根本特征。2、试以系列机为例，说明计算机系统结构、计算机组成和计算机实现三者之间的关系。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。一种系统结构可以有多种组成；一种组成可以有多种实现。同一系列机中各种型号的机器具有相同的系统结构，但采用不同的组成和实现技术，因而具有不同的性能和价格。3、计算机系统结构设计和分析中最经常使用的三条基本原则是什么？ （1）大概率事件优先原则：对于大概率事件(最常见的事件)，赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。（2）Amdahl定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。（3）程序的局部性原理：程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对地簇聚。4、根据Amdahl定律，系统加速比由哪两个因素决定？系统加速比依赖于两个因素：（1）可改进比例：可改进部分在原系统计算时间中所占的比例。（2）部件加速比：可改进部分改进以后的性能提高。5、从执行程序的角度看，并行性等级从低到高可分为哪几级？从执行程序的角度看，并行性等级从低到高可分为：（1）指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行。（2）指令级并行（Instruction Level Parallelism，ILP）：并行执行两条或两条以上的指令。（3）线程级并行（Thread Level Parallelism，TLP）：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。（4）任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务（程序段），以子程序或进程为调度单元。（5）作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。6、计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种？（1）时间重叠。多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。（2）资源重复。通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。（3）资源共享。这是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。7、 现代大多数机器均采用通用寄存器型指令集结构，为什么？主要有两个方面的原因，一是寄存器和CPU内部其他存储单元一样，要比存储器快；其次是对编译器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。8、从当前的计算机技术观点来看，CISC结构有什么缺点？（1）CISC结构的指令系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。（2）CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了研制时间和成本，而且还容易造成设计错误。（3）CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计增加了很大负担，不利于单片集成。（4）CISC结构的指令系统中，许多复杂指令需要很复杂的操作，因而运行速度慢。（5）在CISC结构的指令系统中，由于各条指令的功能不均衡性，不利于采用先进的计算机系统结构技术来提高系统的性能。9、RISC的设计原则是什么？（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。（3）所有指令长度均相同。（4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。 （5）以简单、有效的方式支持高级语言。10、计算机指令集结构设计所涉及的内容有哪些？(1) 指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向。 (2) 寻址方式的设计。(3) 操作数表示和操作数类型。(4) 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码于操作码中，也可以将寻址方式作为一个单独的域来表示。 (5) 指令集格式的设计：有变长编码格式、固定长度编码格式和混合型编码格式三种。11、指令中有哪两种表示操作数类型的方法？（1）操作数的类型由操作码的编码指定，这是最常见的一种方法。（2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。12、MIPS采用哪几种寻址方式？MIPS的数据寻址方式只有立即数寻址和偏移量寻址两种，立即数字段和偏移量字段都是16位的。寄存器间接寻址是通过把0作为偏移量来实现的，16位绝对寻址是通过把R0（其值永远为0）作为基址寄存器来完成的。13、流水技术有哪些特点？（1）流水过程由多个相联系的子过程组成，每个过程称为流水线的“级”或“段”。（2）每个子过程由专用的功能段实现。（3）各个功能段所需时间应尽量相等。（4）流水线需要有“通过时间”，在此之后流水过程才进入稳定工作状