计算机标准体系结构各章简答题及答案.doc
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1、第一章 计算机体系结构基础概念1. 什么是计算机系统多级层次结构?2. 硬件和软件在什么意义上是等效?在什么意义上是不等效?3. 经典计算机系统结构实质是什么?4. 语言实现两种基础技术是什么?5. 对于通用寄存器型机器来说,机器语言程序设计者所看到计算机属性关键有哪些?6. 什么是软件兼容?软件兼容有多个?其中哪一个是软件兼容根本特征?7. 什么是系列机?它出现很好地处理了什么矛盾?8. 对计算机发展很关键实现技术有哪些?9. 实现软件移植关键路径有哪些?10. 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关系。11. 存放程序计算机在系统结构上关键特点是什么?12.
2、从系统结构发展情况看,新型系统结构设计关键从哪两方面着手?13. 软件技术两个最关键发展趋势是什么?14. 计算机系统设计人员技术挑战关键来自哪多个方面?15. 一个计算机系统结构生命周期是怎样?16. 商品标价(价格)由哪些原因组成?17. 对计算机系统成本产生影响关键原因有哪些?18. 用户CPU时间由哪三个原因决定?19. 现在常见测试程序分为哪五类?20. 什么叫测试程序组件?在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是哪个?21. SPEC测试程序组件中包含哪多个测试程序组件?22. 测试基于Microsoft企业Windows系列操作系统平台最常见测试组件有哪些?23. 常见专门性能
3、指标测试程序有哪些?24. 计算机系统结构设计和分析中最常常使用三条基础标准是什么? 25. 依据Amdahl定律,系统加速比由哪两个原因决定?26. 从实施程序角度看,并行性等级从低到高可分为哪几级?27. 从处理数据角度,并行性等级从低到高能够分为哪几级?28. 计算机系统中提升并行性技术路径有哪三种?29. 多机系统耦合度能够分为哪几类?30. 单机系统和多机系统中,全部是按哪三种技术路径分别发展为哪三类多处理机?31. 三种类型多处理机(同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统)关键区分是什么?1. 什么是计算机系统多级层次结构?从计算机语言角度,把计算机系统按功效划分成以下多级层
4、次结构:2. 硬件和软件在什么意义上是等效?在什么意义上是不等效?硬件和软件在功效实现上是等效,即一个功效能够由软件实现,也能够由硬件实现。在实现性能上是不等效。软件实现优点是设计轻易、改善简单;硬件实现优点是速度快。3. 经典计算机系统结构实质是什么?计算机系统中软硬件界面确实定,其界面之上是软件功效,界面之下是硬件和固件功效。4. 语言实现两种基础技术是什么?翻译和解释是语言实现两种基础技术。它们全部是以实施一串级指令来实现N+1级指令,但二者存在着差异:翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后,再去实施新产生N级程序,在实施过程中N+1级程序不再被访问。而解释技术是每当一条N+1级
5、指令被译码后,就直接去实施一串等效N级指令,然后再去取下一条N+1级指令,依此反复进行。在这个过程中不产生翻译出来程序,所以解释过程是边变换边实施过程。5. 对于通用寄存器型机器来说,机器语言程序设计者所看到计算机属性关键有哪些?(1) 数据表示 (2) 寻址规则(3) 寄存器定义(4) 指令集(5) 中止系统(6) 机器工作状态定义和切换(7) 存放系统(8) 信息保护(9) I/O结构6. 什么是软件兼容?软件兼容有多个?其中哪一个是软件兼容根本特征?同一个软件能够不加修改地运行于系统结构相同各档机器上,而且它们所取得结果一样,差异只在于运行时间不一样。软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前
6、兼容和向后兼容。其中向后兼容是软件兼容根本特征。7. 什么是系列机?它出现很好地处理了什么矛盾?系列机是指在一个厂家内生产含有相同系统结构,但含有不一样组成和实现一系列不一样型号机器。它出现很好地处理了软件要求环境稳定和硬件、器件技术快速发展之间矛盾。8. 对计算机发展很关键实现技术有哪些?(1) 逻辑电路;(2) 半导体DRAM(动态随机访问存放器) ;(3) 磁盘;(4) 网络。9. 实现软件移植关键路径有哪些?(1) 采取系列机方法(2) 采取模拟和仿真方法(3) 采取统一高级语言10. 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关系。计算机组成是计算机系统结构逻
7、辑实现;计算机实现是计算机组成物理实现。一个系统结构能够有多个组成;一个组成能够有多个实现。同一系列机中多种型号机器含有相同系统结构,但采取不一样组成和实现技术,所以含有不一样性能和价格。11. 存放程序计算机在系统结构上关键特点是什么?(1)机器以运算器为中心。(2)采取存放程序原理。程序和数据放在同一存放器中,而且没有对二者加以区分。(3)存放器是按地址访问、线性编址空间。(4)控制流由指令流产生。(5)指令由操作码和地址码组成。操作码指明本指令操作类型,地址码指明操作数和操作结果地址。(6)数据以二进制编码表示,采取二进制运算。12. 从系统结构发展情况看,新型系统结构设计关键从哪两方面
8、着手?新型系统结构设计关键从以下两方面着手:首先是合理地增加计算机系统中硬件功效百分比,使系统结构对操作系统、高级语言甚至应用软件提供更多愈加好支持;其次则是经过多个路径提升计算机系统结构中并行性等级,使得通常能并行计算和处理问题全部能并行计算和处理,使这种系统结构和组成对算法提供更多愈加好支持。13. 软件技术两个最关键发展趋势是什么?(1) 程序及数据所使用存放器容量不停增大;(2) 高级语言使用越来越广泛,在很多应用领域替换了汇编语言。14. 计算机系统设计人员技术挑战关键来自哪多个方面?计算机系统设计人员技术挑战关键来自系统结构、设计工具、制造工艺、软件、应用和经济等多个方面。15.
9、一个计算机系统结构生命周期是怎样?计算机生命周期和系统中各个部分发展亲密相关。一个新系统结构诞生,往往以硬件为标志,它发展和成熟,是以配套系统软件和应用为标志。一个计算机系统结构,从产生到消亡,大致需要15 20年时间。16. 商品标价(价格)由哪些原因组成?商品标价组成原因:原料成本、直接成本、毛利和折扣。17. 对计算机系统成本产生影响关键原因有哪些?对计算机系统成本产生影响关键原因有时间、产量、商品化等原因。对成本产生最直接影响是时间;产量是决定产品成本第二个关键原因。18. 用户CPU时间由哪三个原因决定?用户CPU时间 = CPI IC / 时钟频率其中:CPI:指令时钟数IC:程序
10、实施过程中所处理指令数19. 现在常见测试程序分为哪五类?(1)实际应用程序;(2)修正(或脚本化)应用程序;(3)关键测试程序;(4)小测试程序;(5)合成测试程序。20. 什么叫测试程序组件?在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是哪个?选择一组各个方面有代表性测试程序,组成一个通用测试程序集合。这种测试程序集合称为测试程序组件。在评价计算机系统设计时最常见测试程序组件是基于UNIXSPEC,其关键版本包含SPEC89、SPEC92、SPEC95和SPEC等。21. SPEC测试程序组件中包含哪多个测试程序组件?SPEC CPU:测试CPU;SPECviewperf:用于测试图形系统支持
11、OpenGL库性能;SPECapc:测试图形密集型应用性能;SPECSFS:基于NFS文件系统文件服务器测试程序;SPECWeb:Web服务器测试程序。22. 测试基于Microsoft企业Windows系列操作系统平台最常见测试组件有哪些?PCMark04包含中央处理器测试组、内存测试组、图形芯片测试组、硬盘测试组等。Business Winstone 关键用于测试计算机系统商业应用综合性能。Multimedia Content Creation Winstone 关键用于测试计算机系统多媒体应用综合性能。SiSoft Sandra Pro 是一套功效强大系统分析评选工具,拥有超出30种以上
12、分析和测试模组,关键包含有CPU、存放器、I/O接口、I/O设备、主板等。23. 常见专门性能指标测试程序有哪些?3DMark03关键测试显卡性能和DirectX性能。Prime95是用来估量分布式计算程序通信情况,可使计算机高负荷运转,所以也用来测试计算机稳定性。SuperPi/SuperE是计算圆周率/自然指数e软件,通常见来测试CPU稳定性。24. 计算机系统结构设计和分析中最常常使用三条基础标准是什么? (1)大约率事件优先标准。对于大约率事件(最常见事件),给予它优先处理权和资源使用权,以取得全局最优结果。(2)Amdahl定律 。加紧某部件实施速度所取得系统性能加速比,受限于该部件
13、在系统中所占关键性。(3)程序局部性原理。程序在实施时所访问地址分布不是随机,而是相对地簇聚。25. 依据Amdahl定律,系统加速比由哪两个原因决定?系统加速比依靠于两个原因:(1)可改善百分比:可改善部分在原系统计算时间中所占百分比。(2)部件加速比:可改善部分改善以后性能提升。26. 从实施程序角度看,并行性等级从低到高可分为哪几级?从实施程序角度看,并行性等级从低到高可分为:(1)指令内部并行:指令内部微操作之间并行。(2)指令级并行:并行实施两条或多条指令。(3)任务级或过程级并行:并行实施两个或多个过程或任务(程序段)。(4)作业或程序级并行:在多个作业或程序间并行。27. 从处理
14、数据角度,并行性等级从低到高能够分为哪几级?从处理数据角度,并行性等级从低到高能够分为:(1)字串位串:同时只对一个字一位进行处理。(2)字串位并:同时对一个字全部位进行处理。(3)字并位串:同时对很多字同一位(称位片)进行处理。(4)全并行:同时对很多字全部或部分位进行处理。28. 计算机系统中提升并行性技术路径有哪三种?(1)时间重合:多个处理过程在时间上相互错开,轮番重合地使用同一套硬件设备各个部分,以加紧硬件周转而赢得速度。(2)资源反复:经过反复设置资源,尤其是硬件资源,大幅度提升计算机系统性能。(3)资源共享:是一个软件方法,它使多个任务按一定时间次序轮番使用同一套硬件设备。29.
15、 多机系统耦合度能够分为哪几类?(1)最低耦合:除经过某种中间存放介质之外,各计算机之间没有物理连接,也无共享联机硬件资源。 (2)松散耦合:经过通道或通信线路实现计算机间互连,共享一些外围设备,机间相互作用是在文件或数据集一级进行。 (3)紧密耦合:机间物理连接频带较高,往往经过总线或高速开关实现互连,能够共享主存。30. 单机系统和多机系统中,全部是按哪三种技术路径分别发展为哪三类多处理机?单机系统和多机系统中,全部是按时间重合、资源反复和资源共享三种技术路径,分别发展为同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统。31. 三种类型多处理机(同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统)关
16、键区分是什么?关键区分:第二章 计算机指令集结构设计1. 通常可按哪五个原因对计算机指令集结构进行分类?2. 在对计算机指令集结构进行分类五个原因中,哪一个是多种指令集结构之间最关键区分?3. 依据CPU内部存放单元类型,可将指令集结构分为哪几类?4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点?5. 现代大多数机器均采取通用寄存器型指令集结构,为何?6. 通用寄存器型指令集结构可细分为哪三类?7. 三种通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点?8. 从目前计算机技术见解来看,CISC结构有什么缺点?9. 增强CISC机器指令功效关键从哪几方面着手?10. RI
17、SC设计标准是什么?11. RISC和CISC处理机指令系统结构在指令格式、寻址方法和每条指令周期数(CPI)三方面有哪些区分? 12. 计算机指令集结构设计所包含内容有哪些?13. 指令中有哪两种表示操作数类型方法?14指令中表示寻址方法关键方法有哪些?15. 指令集格式设计中选择表示寻址方法方法依据是什么?16. 指令集结构中采取多个寻址方法有何优缺点?17. 在控制指令中使用PC相对寻址方法有什么优点?18. 在指令集格式设计时,通常可选择哪多个指令格式?19. DLX中有哪些寄存器? 20. DLX有哪多个数据类型?21. DLX采取哪多个寻址方法?1. 通常可按哪五个原因对计算机指令
18、集结构进行分类? (1) 在CPU中操作数存放方法;(2) 指令中显式表示操作数个数; (3) 操作数寻址方法; (4) 指令集所提供操作类型; (5) 操作数类型和大小。2. 在对计算机指令集结构进行分类五个原因中,哪一个是多种指令集结构之间最关键区分? CPU中操作数存放方法,即在CPU中用来存放操作数存放单元类型,是多种指令集结构之间最关键区分。3. 依据CPU内部存放单元类型,可将指令集结构分为哪几类? 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点? 5. 现代大多数机器均采取通用寄存器型
19、指令集结构,为何? 关键有两个方面原因,一是寄存器和CPU内部其它存放单元一样,要比存放器快;其次是对编译器而言,能够愈加轻易、有效地分配和使用寄存器。6. 通用寄存器型指令集结构可细分为哪三类? 寄存器寄存器型寄存器存放器型存放器存放器型7. 三种通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点? 8. 从目前计算机技术见解来看,CISC结构有什么缺点? (1)CISC结构指令系统中,多种指令使用频率相差悬殊。(2)CISC结构指令系统复杂性带来了计算机系统结构复杂性,这不仅增加了研制时间和成本,而且还轻易造成设计错误。(3)CISC结构指令系统复杂性给VLSI设计增加了很大负担,不利于单片集成。(4
20、)CISC结构指令系统中,很多复杂指令需要很复杂操作,所以运行速度慢。(5)在CISC结构指令系统中,因为各条指令功效不均衡性,不利于采取优异计算机系统结构技术来提升系统性能。9. 增强CISC机器指令功效关键从哪几方面着手? (1) 面向目标程序增强指令功效;(2) 面向高级语言和编译程序改善指令系统;(3) 面向操作系统优化实现改善指令系统。10. RISC设计标准是什么? (1)选择使用频率最高指令,并补充部分最有用指令;(2)每条指令功效应尽可能简单,并在一个机器周期内完成;(3)全部指令长度均相同;(4)只有Load和Store操作指令才访问存放器,其它指令操作均在寄存器之间进行;
21、(5)以简单有效方法支持高级语言。11. RISC和CISC处理机指令系统结构在指令格式、寻址方法和每条指令周期数(CPI)三方面有哪些区分? 比较内容 CISC RISC 指令格式 变长编码 定长编码 寻址方法 多种全部有 只有 load/store 指令能够访存 CPI 远远大于 1 为 1 12. 计算机指令集结构设计所包含内容有哪些? (1) 指令集功效设计:关键有RISC和CISC两种技术发展方向 (2) 寻址方法设计 (3) 操作数表示和操作数类型(4) 寻址方法表示:能够将寻址方法编码于操作码中,也能够将寻址方法作为一个单独域来表示。 (5) 指令集格式设计:有变长编码格式、固定
22、长度编码格式和混合型编码格式三种。13. 指令中有哪两种表示操作数类型方法? (1)操作数类型由操作码编码指定,这是最常见一个方法;(2)数据能够附上由硬件解释标识,由这些标识指定操作数类型,从而选择合适运算。14指令中表示寻址方法关键方法有哪些? 表示寻址方法有两种常见方法:(1)将寻址方法编于操作码中,操作码在描述指令功效同时也描述了对应寻址方法。这种方法译码快,但操作码和寻址方法结合不仅增加了指令条数,造成了指令多样性,而且增加了CPU对指令译码难度。(2)为每个操作数设置一个地址描述符,由该地址描述符表示对应操作数寻址方法。这种方法译码较慢,但操作码和寻址独立,易于指令扩展。15. 指
23、令集格式设计中选择表示寻址方法方法依据是什么? 关键由指令集结构所采取寻址方法种类及其适用范围,和操作码和寻址方法之间独立程度来决定。假如一些指令集结构指令有15个操作数,每个操作数有10种寻址方法,对于这种大规模操作数和寻址方法组合,通常采取增设地址描述符方法来描述寻址方法。对诸如Load/Store类型指令集结构指令,因为只有13个操作数,而且只有有限多个寻址方法。通常将寻址方法编码于操作码中。16. 指令集结构中采取多个寻址方法有何优缺点? 在指令集结构中采取多个寻址方法能够显著地降低程序指令条数;但同时也可能增加实现复杂度和使用这些寻址方法指令实施时钟周期数(CPI)。17. 在控制指
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