系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡答(23)

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡答第1頁共24頁第一章第一章計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概論計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概論1.簡要解釋提高計算機系統(tǒng)并行性的三個技術(shù)途徑。簡要解釋提高計算機系統(tǒng)并行性的三個技術(shù)途徑。答:（1)時間重疊是引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套硬件設(shè)備的各個部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)使用來贏得速度。(2)資源重復(fù)是引入空間因素，通過重復(fù)設(shè)置硬件資源來提高性能。(3)資源共享是用軟件方法讓多個用戶按一定時間順序輪流使用同一套資源

2、，來提高其利用率，相應(yīng)也就提高了系統(tǒng)的性能。2.器件的發(fā)展對邏輯設(shè)計方法有哪些影響器件的發(fā)展對邏輯設(shè)計方法有哪些影響答:器件的發(fā)展對邏輯設(shè)計方法的影響:（1)由邏輯化簡改成著眼于采用什么組成技術(shù)能夠規(guī)整、批量生產(chǎn)，宜于超大規(guī)模集成，縮姐設(shè)計周期，提高系統(tǒng)效能，盡量采用存儲邏輯和通用器件(2)由全硬設(shè)計改成采用微匯編設(shè)計。、微高級語言、計算機輔助設(shè)計等手段軟硬結(jié)合和自動化3.簡述計算機系統(tǒng)簡述計算機系統(tǒng)“由中間開始由中間開始”設(shè)計的基本思

3、想。設(shè)計的基本思想。答:（1)軟硬件設(shè)計分離和脫節(jié)是“由上往下”和“由下往上”設(shè)計的主要缺點，由此提出“由中間開始”設(shè)計?！爸虚g”提的是層次結(jié)構(gòu)中的軟硬交界面，目前多數(shù)是在傳統(tǒng)機器級與操作系統(tǒng)機器級之間。(2)進行合理的軟、硬件功能分配時，既要考慮能拿到的硬、器件，又要考慮可能的應(yīng)用所需的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，先定義好這個交界面。確定哪些功能由硬件實現(xiàn)，哪些功能由軟件買現(xiàn)，同時還要考慮好硬件對操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)的實現(xiàn)提供些什么支持。然后由這個

4、中間點分別往上、往下進行軟件和硬件的設(shè)計。4.為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間的軟件移植，通常采為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間的軟件移植，通常采用何種途徑用何種途徑并簡述其過程。并簡述其過程。答:為實現(xiàn)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機器之間的軟件移植，就必須做到在一種機器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)另一種機器的指令系統(tǒng)，即另一種機器語言。例如，要求原在B機器上運行的應(yīng)用軟件，能夠移植到有不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的A機器上，根據(jù)層次結(jié)構(gòu)的概念可把B機器的機器語言看成是在A機器的機器語

5、言級上的一個虛擬機器語言，在.A機器上用虛擬概念來實現(xiàn)B機器的指令系統(tǒng)。5.并行性有哪些不同的等級并行性有哪些不同的等級答:并行性有不同的等級:(1)從計算機系統(tǒng)中執(zhí)行程序的角度看，并行性等級由低到高.分別是指令內(nèi)各微操作之間的并行，多條指令之間的并行，多個任務(wù)或進程之間的并行以及多個作業(yè)或程序之間的并行等。(2)從計算機系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的角度看，并行性等級由低到高，分別是位串字串(傳統(tǒng)串行單處理機，無并行性)，位并字串(傳統(tǒng)并行單處理機)

6、，位片串字并和全并行等。(3)從計算機信息加工步驟和階段的角度看，并行性等級又有存儲器操作并行(并行存儲器、相聯(lián)處理機)，處理器操作步驟并行(流水線處理機)，處理器操作并行(陣列處理機)，指令、任務(wù)、作業(yè)間的全面并行(多處理機、分布處理系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò))等。6.簡要說明翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系。簡要說明翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系。答:區(qū)別:翻譯是先用轉(zhuǎn)換程序?qū)⒏咭患墮C器級上的程序整個地變換成低一級機器級上等效的程序，然后再在低一級機器級上實現(xiàn)

7、的技術(shù)。解釋是在低級機器級上用它的一串語句或指令來仿真高級機器級上的一條語句或指令的功能，通過高級機器語言程序中語句或指令的逐條解釋來實現(xiàn)的技術(shù)。聯(lián)系:翻譯或解釋是高級機器級的程序在低級機器上實現(xiàn)的必須步驟，各機器級的買現(xiàn)主要靠翻譯或解釋或是兩者的結(jié)合7.比較模擬和仿真。比較模擬和仿真。答:模擬是指用機器語言程序解釋實現(xiàn)軟件移植。適用場合:移植運行時間短，使用次數(shù)少，在時間關(guān)系上沒有約束和限制的軟件。好處:靈活，可實現(xiàn)不同系統(tǒng)間軟件移植

8、。存在問題:結(jié)構(gòu)差異很大時，模擬的運行速度會急劇下降，實時性差采取的策略:模擬與仿真相結(jié)合。仿真是指用微程序直接解釋另一種機器指令系統(tǒng)適用場合在結(jié)構(gòu)差別不大的系統(tǒng)間使用。好處:可提高被移植軟件的運行速度。存在問題:不靈活，當兩種機器結(jié)構(gòu)差別很大時，很難仿真。采取的策略:模擬與仿真相結(jié)合，發(fā)展異種機聯(lián)網(wǎng)。8.為什么將計算機系統(tǒng)看成是多級機器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)為什么將計算機系統(tǒng)看成是多級機器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)(尸2)答:將計算機系統(tǒng)看成是多級機器構(gòu)

9、成的層次結(jié)構(gòu)推動了計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。例如，可以重新調(diào)整軟、硬件比例，為應(yīng)用語言級、操作系統(tǒng)級、高級語言級提供更多更好的硬件支持，改變硬、器件迅速發(fā)展而軟件日益復(fù)雜、開銷過大的狀況或直接用硬件或固件實現(xiàn)，發(fā)展高級語言機器或操作系統(tǒng)計算機結(jié)構(gòu)。既然層次中每一級都有其自己的用戶、實現(xiàn)方法和指令系統(tǒng)，因此可讓各虛擬機器級用真正的實處理機代替，擺脫以往各級功能都在同一臺實機器上實現(xiàn)的狀況，發(fā)展多處理機、分布處理、計算機網(wǎng)等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。可在一臺宿

10、主機上模擬或仿真另一臺機器.推動自虛擬機、多種操作系統(tǒng)共行等技術(shù)的采用，從而促進軟件移植、計算機系統(tǒng)性能評價、計算機設(shè)計自動化等的發(fā)展。9.設(shè)計主存系統(tǒng)時，哪些屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計主存系統(tǒng)時，哪些屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)哪些屬于哪些屬于計算機組成計算機組成哪些屬于計算機實現(xiàn)所要考慮的問題哪些屬于計算機實現(xiàn)所要考慮的問題答:確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計等屬于計算機組成。系

11、統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡答第3頁共24頁(4)在程序運行期間由硬件完成指令調(diào)度。7.簡述簡述RISC的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點。的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點。答:RISC機采用的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點是:通過軟件實現(xiàn)，設(shè)法使后繼指令變得有用。一般采用三種調(diào)度策略:(1)將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時應(yīng)該執(zhí)行的那條指令調(diào)度到延遲楷中(2)將轉(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)度到延遲槽中。最后一種方法的效果最好，總能使性能獲得改善。8.簡述三種面向的尋址

12、方式的關(guān)系。簡述三種面向的尋址方式的關(guān)系。答:三種手址方式各有特點但又不相互排斥。面向寄存器的尋址速度最快，但需增大寄存器的硬件開梢。面向主存的尋址速度比面向寄存器的尋址速度慢，但可使用少童的寄存器。面向堆找的尋址可減輕編譯的負擔，不用考慮寄存器的優(yōu)化分配，很好地支持子程序的調(diào)用，可省去去命令中的地址字段，但速度慢，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，互相取長補

13、短。例如，在堆棧型機器中，可增設(shè)面向寄存器的尋址方式除直接訪問錢頂外，還能訪問棧中任意單元可增設(shè)硬堆?；蛟鲈O(shè)棧頂寄存器組來提高運算速度。9.簡要敘述面向操作系統(tǒng)優(yōu)化實現(xiàn)來改進機器指令系統(tǒng)簡要敘述面向操作系統(tǒng)優(yōu)化實現(xiàn)來改進機器指令系統(tǒng)要達到的目標和四個主要的改進思路。要達到的目標和四個主要的改進思路。答:目標是縮短操作系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的語義差距，進一步減少運行操作系統(tǒng)的時間和節(jié)省操作系統(tǒng)軟件所占用的存儲空間。四個主要的改進思路是:

14、(1通過分析統(tǒng)計操作系統(tǒng)中的常用指令和指令串的使用頻度來改進。(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解釋實現(xiàn)。(4)用專門處理機來執(zhí)行的功能分布處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。10.何謂數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們之間有什么關(guān)系何謂數(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)表示指的是能由機器硬件直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型。它主要表現(xiàn)在機器中配置有哪些數(shù)據(jù)運算類指今和相應(yīng)的運

15、算部件。數(shù)據(jù)絕構(gòu)相的是軟件在處理和應(yīng)用中要用到的各種數(shù)據(jù)元紊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)成元素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過軟件映象變換成機器中所具有的備種教據(jù)表示來實現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)表示可為教據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)提供不同的支持，表現(xiàn)在實現(xiàn)效率和方便性上不同。因此，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示是軟件和硬件之間的一個主要的交界面。11.向量組數(shù)據(jù)表示的計算機為向坡數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)向量組數(shù)據(jù)表示的計算機為向坡數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)和處理提供了哪些主要的硬件支

16、持。和處理提供了哪些主要的硬件支持。答:向量組數(shù)據(jù)表示的計算機為向量組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)和運算提供了很多的硬件支持。它表現(xiàn)在:(1)硬件上設(shè)置有豐富的向量或數(shù)組運算和處理的指令，只需用一條向量、數(shù)組類指令就可實現(xiàn)時整個向量或數(shù)組中的各元素進行訪問、運算和處理。(2)配有流水線或處理單元陣列等高速的運算部件，直接支持向量和數(shù)組的高速運算和處理。(3)用硬件實現(xiàn)元素地址的快速形成、下標越界判斷、元素的成塊預(yù)取等，且讓越界判斷和元素的運算同時并行

17、。(4)有許多用于對稀疏向量、數(shù)組進行壓縮存儲、還原、運算等指令和硬件。(5)有對陣列中每個元素又是一個子陣列的相關(guān)型交叉陣列進行高速處理的硬件等。12.當浮點數(shù)尾數(shù)基值減小時，對機器數(shù)的表示會產(chǎn)生哪當浮點數(shù)尾數(shù)基值減小時，對機器數(shù)的表示會產(chǎn)生哪些影響些影響答:(1)數(shù)的可表示范圍變小(2)可表示數(shù)的總個數(shù)減少(3)數(shù)在數(shù)軸上的分布變密，機器數(shù)的精度提高(4)運算過程中的精度損失增大(5)運葬速度有所降低。13.以浮點數(shù)數(shù)據(jù)表示為例，說

18、明什么是數(shù)的可表示精度，以浮點數(shù)數(shù)據(jù)表示為例，說明什么是數(shù)的可表示精度，什么是運算中的精度損失什么是運算中的精度損失點數(shù)尾數(shù)基值取小時，對上述點數(shù)尾數(shù)基值取小時，對上述二者，哪個有利二者，哪個有利哪個不利哪個不利答: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)軸上兩個可表示數(shù)的差越小，精度越高。它與尾數(shù)實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。運算中的精度損失指的是由于運算中尾數(shù)超出或右移出機器字長，使有效數(shù)字丟

19、失后造成的精度損失。若浮點數(shù)尾數(shù)基值取小，則精度可以提高，但運算中的精度損失可能增大，即對賈老有對后者不利。14.簡述程序的靜態(tài)再定位的方法及存在的問題。簡述程序的靜態(tài)再定位的方法及存在的問題。答:程序的靜態(tài)再定位是在目的程序裝入主存時，通過調(diào)用系統(tǒng)配備的裝入程序，運行此裝入程序把目的程序的邏輝地址用軟的方法逐一修改成物理地址不能再改變了。靜態(tài)再定位方法存在的問題有:（1)不利于多道程序的運行環(huán)境（2)不利于操作系統(tǒng)對主存空間的分配和利