计算机系统结构考试重点摘抄
1高速缓存存储器中影响cache块命中率的主要因素有哪些？这些因素分别对Cache块命中率产生什么样的影响？
Cache命中率与容量的关系：Cache的命中率随它的容量的增加而提高，Cache命中率与块大小的关系： 开始时，块大小很小，例如只有一个存储单元，这时的命中率H很低。随着块大小的增加，由于程序的空间局部性起作用，同一块中数据的利用率比较高，因此，Cache的命中率增加。这种增加趋势在某一个最佳块大小处达到最大值。在这一点以后，命中率随着块大小的增加反而减小。Cache命中率与组数的关系
当Cache的容量一定时，在采用组相联映象和变换方式的Cache中，分组的数目对于Cache命中率的影响是很明显的。随着组数的增加，Cache的命中率要降低。当组数不太大时，例如，512组以下，命中率的降低相当少，当组数超过一定数量时，命中率的下降非常快。
2开发并行性的途径有哪些？
开发并行性的途径:(时间重叠)：让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转使用来赢得速度。例如，流水线处理机。
(资源重复)：通过重复设置硬件资源来提高性能的。
(资源共享)：利用软件方法让多个用户共享同一套资源，来提高资源利用率和系统性能的。例如，多道程序分时系统，多处理机，分布处理系统，计算机网等。
3简述计算机系统结构，计算机组成和计算机实现的基本含义？
计算机系统结构是指多级层次结构中传统机器级的结构，它是软件和硬（固）件的主要交界面，是让编制的机器语言程序、汇编语言源程序以及由高级语言源程序编译生成的机器语言目标程序能在机器上正确运行所应看到的计算机属性.
计算机组成:主要指的是机器级内部数据流和控制流的组成及逻辑设计。它与指令和编程等没有直接关系，主要是看硬件系统在逻辑上是如何组织的。计算机组成主要与计算机操作的并行度、重叠度及部件的共享度等有关，直接影响系统的速度和价格.
计算机实现:指的是计算机组成的物理实现。它着眼于用什么样的器件技术和微组装技术。它也直接影响到系统的速度和价格。
4什么是软件移植？实现软件移植的方法有哪些？
所谓软件的可移植性，指的是软件不用修改或只经少量的修改，就可以由一台机器搬到另一台机器上去运行，使得同一套软件可以应用于不同的硬件环境.
实现软件移植的基本技术有：
1 统一高级语言；
2 采用系列机；
3 模拟和仿真
5简述构造哈夫曼树的方法？
构造哈夫曼树的方法是：每次选择其中两个最小的频度，将其合并成一个频度是
它们两者之和的新结点，再放到余下的结点之中，继续找出两个频度最小的结点再结合，如此经过n-1次结合后，就构成了一棵哈夫曼树。然后，对每个结点的两个分支分别用二进位0和1来标识。这样，从根结点出发沿途经不同分支到不同频度的叶结点间所经过的0、1代码组成的序列就是相应频度指令的操作码编码。这种哈夫曼编码的具体码值并不是唯一的，但由此计算出的平均码长肯定是唯一的，而且一定是用二进制位编码中平均码长最短的编码。
6如何计算通道的极限流量和实际流量？
设通道所连接的p台设备均已启动，且在数据传送期内，选择使用当前通道总线来传送数据的设备所需要的时间为Ts，通道传送一个字节数据所需要的时间为TD，则每台设备都要传送n个字节数据：通道流量是指通道在“通道数据传送”期间，单位时间里传送的字节数。
极限流量：通道所能达到的最大流量。
字节多路：fmax.byte＝l／(Ts+TD)
数组多路: fmax.block＝k/(Ts+kTD)=1／(Ts／K+TD)
选择: fmax.select＝n/(Ts+nTD)=1／(Ts／n+TD)
如果通道上所挂n台设备都被启动，则设备对通道要求的实际流量分别为：
①字节多路通道的流量应当是所挂各台设备的速率之和，即
fbyte=f1+f2+……+fn
②数组多路通道和选择通道的流量都是所挂设备中速率最高者，即
fblock= max（ f1+f2+……+fn）
fselect =max（ f1+f2+……+fn）
7什么叫页面失效？什么叫页面争用？什么时候二者同时发生？
页面失效：CPU按虚地址访存时未找到所需的程序页，称为页面失效。页面争用：两个以上的虚页要想进入主存中同一个实页位置时，就会产生实页冲突，或称发生了页面争用。二者同时发生的条件是主存中的页面数等于主存地址中的实页字段的2倍
8多功能静态流水线与多功能动态流水线的区别是什么？静态流水线：静态流水线指的是在流水线内各个段于同一时间里只能按其中的一种功能流水，只有等各个段全部空闲后，才能切换成按另一种功能的连接来流水。静态流水线要求编译生成的目的指令串应尽可能调整成都是同一种功能，之后才是另一种功能的指令串。
动态流水线：动态流水线的各个段可以同时为不同的功能服务。相比而言，动态流水的控制较静态流水的要复杂些。
静态流水是把功能负担加到软件调整上，动态流水则是把功能负担加到硬件控制上。
9浮点数尾数基值的选择会对浮点数产生哪些影响？对于rm进制
表数范围：随着rm增大，表数范围增大；
表数个数：随着rm增大，表数个数增大；
表数精度：随着rm增大，表数精度降低；
精度损失：随着rm增大，精度损
失降低；
运算速度：随着rm增大，运算速度提高
10常见的浮点数尾数下溢处理方法有那些？
恒舍法舍入法恒置法查表法
平均误差最大的是恒舍法；
误差可调到0的是查表法；
最大误差最大、但处理速度最快、平均误差又趋于0的是恒置法。
11写出虚拟存储器等效访问时间的计算公式，并解释各字符的含义若H为cache的命中率；tc为cache的存取时间；tm为主存的访问时间。则cache存储器的等效访问时间ta为：
ta=Htc+（1-H）tm
使用cache存储器比不使用cache存储器CPU的访问存储器的速度提高的倍数r可用下式求得：
r=tm/ta
12从计算机多级层次出发，计算机系统设计的思路有哪些？
从计算机多级层次结构的上或下开始设计，有“由上往下”、“由下往上”和“由中间开始向两边”设计等三种不同的设计思路。由上往下”设计是先考虑如何满足应用要求，设计好面对使用者那级机器应共有哪些基本功能和持性，再逐级地向下设计各机器级，让每一组都优化于上一级来设计。这是一种专用计算机的设计思路，不适合于一般的通用计算机的设计。因为应用改变，会使软、硬件功能分配很不合理，急剧降低了系统的效率，厂家在设计时。往往也做不到下一级完全优化上一级来设计。
“由下往上”设计是不管应用要求，只根据已有器件、硬件状况，先设计好微程序机器级和传统机器级，再为不同应用配上多种不问的操作系统和编译系统软件，依次设计上面的各个机器级。这是一种通用机的设计思路。但由于软、硬件的脱节，软件得不到为优化软件设计所提供的硬件支持而显得十分繁杂。研制出的硬件机器的性能指标有可能是虚假的。所以，这种设计方法不好，己被淘汰。
好的计算机系统设计应采用从层次的中间计妨向两边进行设计。这佯，可以避免“由上往下”和“由下往上”地设计所带来的软件、硬件设计脱节的现象。既考虑能拿到的硬件、器件，又考虑应用中可能要用到的算法和数据结构，同时，还要考虑如何为操作系统、编译系统的实现提供更好的硬件支持，先确定好软件和硬件功能分配的界面，然后，再分头并行设计硬件和软件。这样做，不仅有利于缩短系统的研制时间，也有利于硬件和软件设计人员之间的交流协调，使软、硬件之间的功能分配更为合理，系统性能价格比更高。
13简述页式虚拟存储器的工作原理？页式管理虚拟存储器工作过程
(1) 系统中每个用户都有自己的页表基址寄存器，页表（慢表）及快表，当CPU需要访问时， 首先查快表，如果命中则可以得到实页号，然后与页内地址组装成为主存的实际地址。
(2) 如果在快表中不命中，则通过查慢表得出实页号，同时修改快表内容。
(3) 如果慢表中仍然没有命中，则说明该页尚未进入主存，发生页面实效，出现缺页中断，系统转入中断处理。在中断处理程序中需完成两项工作：一是查外页表，进行虚地址与磁盘地址的转换，并到磁盘中读取该页。二是查询主存使用状态，如果主存没有存满，则直接将磁盘信息调入，并修改页表及快表；如果主存已满，则需要进行替换。为了方便查询主存占用情况，通常建立一个帧页表（帧页号，内容，虚地址，状态位），其中帧页号字段是指主存的实际页号，内容字段存放用户名或程序名，虚地址字段记录存入该页的虚页号，状态页字段指明虚页的信息是否已调入主存
14虚拟存储器中影响主存命中率的主要因素有哪些？这些因素分别对主存命中率产生什么样的影响？：（1）页面大小：当页面比较小时，随着页面的增大，命中率明显提高，但当页面增大到一定值时，命中率不再增大，而随着页面的增大而下降。（2）主存容量：当主存容量增加时，命中率不断提高；当容量增大到一定程度后，命中率的提高就不大了。（3）页面调度方式：页面的调度都是发生在产生缺页中断时进行，因此在程序刚开始运行时命中率很低，为此可以采用预取式调度法，提高命中率。