计算机系统结构重点题解自考复习资料

合集下载

01自考《计算机系统结构》复习提纲 1

01自考《计算机系统结构》复习提纲 1

第一章复习题1、解释:系统的外特性、内特性、微外特性、虚拟机。

2、什么是SISD、SIMD、MISD、MIMD分类?如何用并行级和流水线分类?要求会分析和写出描述式。

3、掌握阿姆达尔定律。

4、了解计算机系统的演变过程。

5、软件、应用、器件对系统结构有哪四个促使影响?6、解释软件可移植性、开放系统、模拟、仿真?7、计算机应用经历了哪四个阶段?软件技术的发展趋向是怎样的?第二章复习题1、衡量计算机性能用什么方法?2、要求会计算CPI、TCPU、MIPS、MFLOPS.3、MIPS与MFLOPS、MFLOPS与SPEC分值有何对应关系?4、什么是峰值性能、持续性能?持续性能有哪几种表示方法。

5、如何用Gm评价不同机器的性能?第三章复习题1、计算机中的数据类型可分为哪几类?2、基本数据类型包括哪些?结构数据类型包括哪些?3、数据表示、数据类型、数据结构有什么关系?4、IEEE754有哪几种基本格式?5、IEEE754标准浮点数N有哪些解释?6、计算Ci=ai+bi-8,i=4,5……11时,向量指令如何表示?7、处理稀疏向量时,如何产生有序向量Z.8、自定义数据有哪二种表示形式?9、要求会计算用IEEE754表示十进制数。

10、要求可将IEEE754转换为十进制数。

第四章复习题1、解释RISC、CISC、非特权指令、特权指令。

2、指令系统有哪几种指令集结构?3、操作数有哪二种访问方式?4、物理地址、逻辑地址、虚地址有何关系?物理空间、逻辑空间、虚空间有何关系?5、什么是联想存贮器,有哪些部件组成,如果访问,实用的联想存贮器是怎样的?6、如何用霍夫曼、霍夫曼扩展对指令操作码进行编码?平均码长如何计算?7、为什么要发展CISC,CISC有哪些主要特点?CISC有什么问题?8、RISC有哪些主要特征?9、RISC在CPU内部设置大量寄存器,并采用窗口重叠技术有什么好处?10、解释窗口重叠技术、优化延迟转移技术、比较转移指令、优化编译技术。

自考计算机系统结构复习题参考答案

自考计算机系统结构复习题参考答案

02325计算机系统结构复习题参考答案1.评价储存系统的指标包括价格、命中率、等效访问时间。

2.计算机硬件和软件在逻辑功能上是等效大,在性能价格实现上是不同滴。

3.cache块大调度算法常有堆栽法和比较发。

4.计算机系统设计方法有由上而下、由下而上、由中间开始。

其中,软硬结合较好是由中间开始。

5.系列机大软件兼容可分为向上、向下、向前、向后兼容;其中之一向上兼容是软件大根本特性。

6.在通到方式i/o传输过程中,用户由管态指令来使用外设,进管后cpu要编制通道程序。

Cpu在执行完通道启动指令后,通道就能并行工作。

7. i/o控制方式分为:程序控制i/o、直接储存器访问dma和i/o处理机。

8.主存有1024页,分为s组,s=1024时成为全相联映像,s=1时则为直接映像。

9.解决cache与主存内容一致的算法是写回法和写直达法。

10.并行性的途径有资源共享、时间重叠和资源重叠。

二、1.冷启动时效率从cache为空开始到cache全满装满这一时期的失效率.2.动态再定位:在程序执行时,通过地址加法器将逻辑地址加上基址寄存器的程序基点地址形成物理地址后进行访存的方法.3.Huffman压缩概念:将出现概率最大的事件用最少的位来表示,而概率最小的事件用较多位表示达到平均速度缩短.4.Mimd:它使用多个控制器来异步地控制多个处理器,从而实现空间上的并行性.5.Lru替换算法:即最近最少使用页面置换算法,是选择近期最少访问页作为被替换的页.6.仿真:用微程序直接解释另一种指令系统的方法.7.并行算法:并行计算中非常重要的问题。

并法研究应该确立一个“理论-设计-实现-应用”的系统方法,形成一个完善的“架构—算法—编程” 方法论,这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用8.中断:在运行一个程序的过程中,断续地以“插入”方式执行一些完成特定处理功能的程序段三、解答题简述开发并行性的三种途径(1)时间重叠是引入时间因素,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(2)资源重复是引入空间因素,通过重复设置硬件资源来提高性能(3)资源共享是用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源,来提高其利用率,相应也就提高了系统的性能2.改进指令系统的方法有:1进一步增进原指令的功能以及设计更为复杂的新指令取代原先软件子程序完成的功能,实现软件功能的硬化,CISC它可以面向目标程序,面向高级语言,面向操作系统的优化;2减少指令的种数和简化指令功能来降低硬件设计的复杂度,提高指令的执行数的RISC。

自考:计算机系统结构考前复习资料

自考:计算机系统结构考前复习资料

第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看,并行级别有位串字串,位并字串,位片串字并,全并行。

位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。

位片串字并的例子有:相联处理机STARAN,MPP。

全并行的例子有:阵列处理机ILLIAC IV。

从加工信息的角度看,并行级别有存储器操作并行,处理器操作步骤并行,处理器操作并行,指令、任务、作业并行。

存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的,采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统,进而采用按内容访问方式,位片串字并或全并行方式,在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。

例子有并行存储器系统,以相联存储器为核心构成的相联处理机。

处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素,让多个处理过程在时间上错开,轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分,加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元,实现一条指令对多个数据的操作。

擅长对向量、数组进行处理。

例子有阵列处理机。

指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。

例子有多处理机,计算机网络,分布处理系统。

并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving),资源重复(Resource Replication),资源共享(Resource Sharing)。

时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素,让多个处理过程在时间上错开,轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分,加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元,实现一条指令对多个数据的操作。

例子有阵列处理机,相联处理机。

资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率,从而提高系统性能。

例子有多处理机,计算机网络,分布处理系统。

SISD:一个指令部件控制一个操作部件,实现一条指令对一个数据的操作。

计算机系统结构复习题(附答案) (1)

计算机系统结构复习题(附答案) (1)

计算机系统结构复习题和重点(附答案)一、单项选择题1.实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由()A.编译程序解释B.编译程序翻译C.汇编程序解释D.汇编程序翻译2.系列机软件必须保证()A.向前兼容,并向上兼容B.向前兼容,并向下兼容C.向后兼容,力争向上兼容D.向后兼容,力争向下兼容3.浮点数尾数基值r m=8,尾数数值部分长6位,可表示规格化正尾数的个数是()A.56个B.63个C.64个D.84个4.在IBM370系统中,支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是()A.“执行”指令B.“程序调用”指令C.“比较与交换”指令D.“测试与置定”指令5.关于非专用总线三种控制方式中,下列叙述错误..的是()A.集中式定时查询,所有部件共用同一条“总线忙”线B.集中式定时查询,所有部件都用同一条“总线请求”线C.集中式独立请求,所有部件都用同一条“总线请求”线D.集中式串行链接,所有部件都用同一条“总线请求”线6.磁盘外部设备适合于连接到()A.字节多路通道B.数组多路通道或选择通道C.选择通道或字节多路通道D.数组多路通道或字节多路通道7.在Cache存储器中常用的地址映象方式是()A.全相联映象B.页表法映象C.组相联映象D.段页表映象8.在指令级高度并行的超级处理机中,下列叙述正确的是()A.超标量处理机利用资源重复,要求高速时钟机制B.超流水线处理机利用资源重复,要求高速时钟机制C.超标量处理着重开发时间并行性,要求高速时钟机制D.超流水线处理机着重开发时间并行性,要求高速时钟机制9.间接二进制n方体网络是一种()A.多级立方体网络B.多级全排列网络C.单级立方体网络D.多级混洗交换网络10.多端口存储器适合于连接A.紧耦合多处理机B.松耦合多处理机C.机数很多的处理机D.机数可变的多处理机二、填空题11.多处理机实现的是___________、___________间的并行。

自考计算机系统结构必考试题

自考计算机系统结构必考试题

一.填空题:12、计算机系统(广义说法):由人员,数据,设施,程序,规程五部分构成。

1、推进计算机系统构造发展的主要动力是(把计算机系统当作是由多个机器级构成的层次构造)。

2、提升计算机系统并行性的主要的主要技术门路有(时间重叠)、(资源重复)、(资源共享)。

3、数据表示是指能由(机器硬件)直接辨别和引用的(数据种类)。

4、定义数据表示详细又有(带标记符数据表示)和(数据描绘符)两类。

5、I/O设施获得I/O总线后,所传递的数据总量,称为(数据宽度),数据通路宽度是数据总线的(线数)。

6、中断系统软件功能分派本质是中断(办理程序)软件和中断(响应)硬件的功能分派。

7、页面替代是发生于(虚构空间比主存空间大的多),同时又发生于(页面无效)的时候。

8、由四位经ROM查表舍入法下溢办理成三位结果,设计出的ROM表中应该有(16)个单元,此中地点为1101的单元储存内容为1111)。

9、程序接见局部性包含(时间上局部性)和(空间上局部性)两个方面,此中前者是指(在近来的将来要用到的信息很可能是此刻此刻正在使用的信息),后者是指(在近来的将来要用到的信息很可能与此刻正在使用的信息在程序空间上是相邻的或是邻近的)。

10、模拟是采纳(机器语言程序)解说履行方式,其运转速度比仿真方法(慢),仿真是采纳(微程序)解说,所过去常将使用频次较高的指令尽可能用(仿真)方法提升运转速度,而对使用频次低的指令则用(模拟)方法加以实现。

11、并行性主假如指解题中同时进行(运算)或(操作)的特征。

12、计算机系统构造中数据表示是指可由(机器硬件)直接辨识的数据种类,若要直接辨别某一种数据种类,一定有相应的(运算硬件)及相应的(逻辑运算硬件)。

13、地点的编址往常可采纳(按高位地点区分)、(按地位地点区分)和(按混淆区分)三种不一样方式。

14、指令系统依据设计风格可分为CISC)和(RISC),此中(RISC)更优。

15、评论储存器性能的基本要求是(:大容量)、(高速度)和(低价钱)。

计算机系统结构自考真题及答案解析(一)

计算机系统结构自考真题及答案解析(一)

计算机系统结构自考真题及答案解析(一)总分:140分题量:55题一、单选题(共39题,共78分)1.IBM370系统将中断的类型分为()A.3类B.4类C.5类D.6类正确答案:D本题解析:暂无解析2.下列属于总线标准的是()A.电气B.速率C.流量D.吞吐率正确答案:A本题解析:暂无解析3.为了解决主存的容量满足不了要求,采用的技术是()A.寄存器B.虚拟存储器C.高速缓存D.控制存储器正确答案:B本题解析:暂无解析4.标量流水处理机的性能指标主要有()A.吞吐率、加速比、时间延迟B.吞吐率、效率、时间延迟C.吞吐率、加速比、效率D.加速比、效率、时间延迟正确答案:C本题解析:暂无解析5.多处理机属于()A.SISD系统B.SIMD系统C.MISD系统D.MIMD系统正确答案:D本题解析:暂无解析6.在计算机系统多级层次结构中,机器级从低级到高级,相对顺序正确的是()。

A.汇编语言——操作系统——高级语言B.微程序一传统机器语言一汇编语言C.传统机器语言——高级语言——汇编语言D.汇编语言——应用语言——高级语言正确答案:B本题解析:暂无解析7.下列对系统程序员不透明的是()。

A.Cache存储器B.数据通路宽度C.指令缓冲寄存器D.虚拟存储器正确答案:D本题解析:暂无解析8.下列予寻址方式的三种面向的是()。

A.面向主存B.面向辅存C.面向寄存器D.面向堆栈正确答案:B本题解析:暂无解析9.浮点数尾数的基值rm=-8,尾数的计算机位数m=8位,可表示的尾数的个数为()。

A.23×7B.24×7C.25×7D.26×7正确答案:C本题解析:暂无解析10.IBM370系统中,通道动作故障引起的中断属于()。

A.机器校验中断B.访管中断C.程序性中断D.I/O中断正确答案:A本题解析:暂无解析11.程序员编写程序时使用的地址是()。

A.主存地址B.逻辑地址C.物理地址D.有效地址正确答案:B本题解析:暂无解析12.对指令间“一次重叠”描述不正确的是()。

02325计算机系统结构复习资料

02325计算机系统结构复习资料

第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看,并行级别有位串字串,位并字串,位片串字并,全并行。

位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。

位片串字并的例子有:相联处理机STARAN,MPP。

全并行的例子有:阵列处理机ILLIACIV。

从加工信息的角度看,并行级别有存储器操作并行,处理器操作步骤并行,处理器操作并行,指令、任务、作业并行。

存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的,采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统,进而采用按内容访问方式,位片串字并或全并行方式,在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。

例子有并行存储器系统,以相联存储器为核心构成的相联处理机。

处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素,让多个处理过程在时间上错开,轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分,加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元,实现一条指令对多个数据的操作。

擅长对向量、数组进行处理。

例子有阵列处理机。

指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。

例子有多处理机,计算机网络,分布处理系统。

并行性的开发途径有时间重叠(Time Interl eaving ),资源重复(Resou rceReplication),资源共享(ResourceSharing)。

时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素,让多个处理过程在时间上错开,轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分,加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元,实现一条指令对多个数据的操作。

例子有阵列处理机,相联处理机。

资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率,从而提高系统性能。

例子有多处理机,计算机网络,分布处理系统。

SISD:一个指令部件控制一个操作部件,实现一条指令对一个数据的操作。

计算机系统结构复习资料1

计算机系统结构复习资料1

《计算机系统结构》复习资料一、名词解释1.计算机系统结构2.存储器带宽3.云计算4.缺页5.静态流水线6.多核CPU7.动态互连网络8.动态流水线二、选择题1,对计算机系统结构,下列(D)是透明的。

A.浮点数据表示B.指令系统C.访问方式保护D,阵列运算部件2.假设对A机器指令系统的每条指令的解释执行可直接由B机器的一段微程序解释执行,则A称为(D)。

A,仿真机B.宿主机C,虚拟机D.目标机3.对汇编语言程序员,下列(A)不是透明的。

A,中断字寄存器B,乘法器C,移位器D,指令缓冲器4.在采用基准测试程序来测试评价机器的性能时,下列方法按照评价准确性递增的顺序排列是(D)。

(1)、实际的应用程序方法(2)、核心程序方法(3)、玩具基准测试程序(小测试程序)(4)、综合基准测试程序A.(1)(2)(3)(4)B.(2)(3)(4)(1)C.(3)(4)(1)(2)D.(4)(3)(2)(1)5.设主存和辅存的平均访问时间分别为10-6秒和10-2秒,若要使虚拟存储器的主存-辅存层平均时间达到10-4,问至少应保证主存访问命中率为多少?CA)0,97B)0.98C)0,99D)16.SIMD是指(B)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7,下列那种存储设备不需要编址?DA,通用寄存器B,主存储器C,输入输出设备D,堆栈8.按照计算机系统层次结构,算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于(A)级机器语言。

A,传统机器语言机器B,操作系统机器C,汇编语言机器D,高级语言机器9,对输入输出系统的组织产生决定性影响的是哪些基本要求?D1)异步性2)同步性3)分时性4)实时性5)设备相关性6)设备无关性A.2,3,5B.1,4,6C.2,4,6D.1,3,510.下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的?DA.随机页面替换算法B.先进先出替换算法C.最久没有使用算法D.最优替换算法11.为了提高向量处理机的性能,会采用一些特殊的技术,下面那一项不是提高向量处理机性能而采用的技术?DA.链接技术B.向量递归技术C.Cache缓存技术D.稀疏矩阵的处理技术12.假设一条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段,每一段的执行时间分别为A t、2担和3At,顺序执行n条指令至少需要花费的时间为:CA.3n:tB.2nAtC.6n.:tD.n寸13.指令优化编码方法,就编码的效率来讲,那种方法最好?CA.固定长度编码B.扩展编码法C.huffman编码法D.以上编码都不是14.在早期冯〃诺依曼计算机特征中,机器以(C)为中心。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第 1 章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次结构: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。

然后再在这低翻译: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,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。

而是相对地簇聚。

包程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的,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。

但具有不同组成和实现的一系列不同型号的系列机:由同一厂家生产的具有相同系统结构、计算机。

软件兼容:一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。

差别只是执行时间的不同。

向上(下)兼容:按某档计算机编制的程序,不加修改就能运行于比它高(低)档的计算机。

不加修改地就能运行向后(前)兼容:按某个时期投入市场的某种型号计算机编制的程序,于在它之后(前)投入市场的计算机。

兼容机:由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。

模拟:用软件的方法在一台现有的计算机(称为宿主机)上实现另一台计算机(称为虚拟机)的指令系统。

仿真:用一台现有计算机(称为宿主机)上的微程序去解释实现另一台计算机(称为目标机)的指令系统。

并行性:计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。

只要在时间上相互重叠,就存在并行性。

它包括同时性与并发性两种含义。

时间重叠:在并行性概念中引入时间因素,让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。

资源重复:在并行性概念中引入空间因素,以数量取胜。

通过重复设置硬件资源,大幅度地提高计算机系统的性能。

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。

耦合度:反映多机系统中各计算机之间物理连接的紧密程度和交互作用能力的强弱。

紧密耦合系统:又称直接耦合系统。

在这种系统中,计算机之间的物理连接的频带较高,一般是通过总线或高速开关互连,可以共享主存。

可松散耦合系统:又称间接耦合系统,一般是通过通道或通信线路实现计算机之间的互连,以共享外存设备(磁盘、磁带等)。

计算机之间的相互作用是在文件或数据集一级上进行。

异构型多处理机系统:由多个不同类型、至少担负不同功能的处理机组成,它们按照作业要求的顺序,利用时间重叠原理,依次对它们的多个任务进行加工,各自完成规定的功能动作。

同构型多处理机系统:由多个同类型或至少担负同等功能的处理机组成,它们同时处理同一作业中能并行执行的多个任务。

1.3 计算机系统结构的Flynn 分类法是按什么来分类的?共分为哪几类?答:Flynn 分类法是按照指令流和数据流的多倍性进行分类。

把计算机系统的结构分为:(1)单指令流单数据流 SISD(2)单指令流多数据流 SIMD(3)多指令流单数据流 MISD(4)多指令流多数据流 MIMD1.4 计算机系统设计中经常使用的 4 个定量原理是什么?并说出它们的含义。

答:( 1)以经常性事件为重点。

在计算机系统的设计中,对经常发生的情况,赋予它优先的处理权和资源使用权,以得到更多的总体上的改进。

( 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) CPU 性能公式。

执行一个程序所需的CPU 时间= IC ×CPI×时钟周期时间。

(4)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。

1.7 将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍,但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的 40%,则采用此增强功能方法后,能使整个系统的性能提高多少?解由题可知:可改进比例= 40% = 0.4部件加速比 = 10根据 Amdahl 定律可知:系统加速比11 . 5625 10 .40 .410采用此增强功能方法后,能使整个系统的性能提高到原来的 1.5625 倍。

第 2 章指令集结构的分类2.1 解释下列术语堆栈型机器:CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。

累加器型机器:CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。

通用寄存器型机器:CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。

CISC:复杂指令集计算机RISC:精简指令集计算机寻址方式:指令系统中如何形成所要访问的数据的地址。

一般来说,寻址方式可以指明指令中的操作数是一个常数、一个寄存器操作数或者是一个存储器操作数。

数据表示:硬件结构能够识别、指令系统可以直接调用的那些数据结构。

2.2 区别不同指令集结构的主要因素是什么?根据这个主要因素可将指令集结构分为哪3类?答:区别不同指令集结构的主要因素是 CPU中用来存储操作数的存储单元。

据此可将指令系统结构分为堆栈结构、累加器结构和通用寄存器结构。

2.3常见的3种通用寄存器型指令集结构的优缺点有哪些?答:指令系统结构类型优点指令字长固定,指令结构简寄存器 -寄存器型洁,是一种简单的代码生成( 0, 3)模型,各种指令的执行时钟周期数相近。

可以在ALU指令中直接对存储器操作数进行引用,而寄存器 -存储器型不必先用load 指令进行加( 1, 2)载。

容易对指令进行编码,目标代码比较紧凑。

存储器 -存储器型目标代码最紧凑,不需要设( 2,2)或( 3, 3)置寄存器来保存变量。

缺点与指令中含存储器操作数的指令系统结构相比,指令条数多,目标代码不够紧凑,因而程序占用的空间比较大。

由于有一个操作数的内容将被破坏,所以指令中的两个操作数不对称。

在一条指令中同时对寄存器操作数和存储器操作数进行编码,有可能限制指令所能够表示的寄存器个数。

指令的执行时钟周期数因操作数的来源(寄存器或存储器)不同而差别比较大。

指令字长变化很大,特别是 3 操作数指令。

而且每条指令完成的工作也差别很大。

对存储器的频繁访问会使存储器成为瓶颈。

这种类型的指令系统现在已不用了。

2.4指令集应满足哪几个基本要求?答:对指令集的基本要求是:完整性、规整性、高效率和兼容性。

完整性是指在一个有限可用的存储空间内,对于任何可解的问题,编制计算程序时,指令集所提供的指令足够使用。

规整性主要包括对称性和均匀性。

对称性是指所有与指令集有关的存储单元的使用、操作码的设置等都是对称的。

均匀性是指对于各种不同的操作数类型、字长、操作种类和数据存储单元,指令的设置都要同等对待。

高效率是指指令的执行速度快、使用频度高。

2.5指令集结构设计所涉及的内容有哪些?答: (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:设置寻址方式可以通过对基准程序进行测试统计,察看各种寻址方式的使用频率,根据适用频率设置必要的寻址方式。

(3)操作数表示和操作数类型:主要的操作数类型和操作数表示的选择有:浮点数据类型、整型数据类型、字符型、十进制数据类型等等。

(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 3 种。

2.6 简述 CISC 指令集结构功能设计的主要目标。

从当前的计算机技术观点来看, CISC 指令集结构的计算机有什么缺点?答:主要目标是增强指令功能,把越来越多的功能交由硬件来实现,并且指令的数量也是越来越多。

缺点:(1) CISC 结构的指令集中,各种指令的使用频率相差悬殊。

(2)CISC结构指令的复杂性带来了计算机体系结构的复杂性,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 结构指令集的复杂性给VLSI 设计增加了很大负担,不利于单片集成。

(4) CISC 结构的指令集中,许多复杂指令需要很复杂的操作,因而运行速度慢。

(5)在CISC 结构的指令集中,由于各条指令的功能不均衡性,不利于采用先进的计算机体系结构技术(如流水技术)来提高系统的性能。

2.7 简述 RISC 指令集结构的设计原则。

答( 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。

2.8指令中表示操作数类型的方法有哪几种?答:操作数类型有两种表示方法:(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。

2.9表示寻址方式的主要方法有哪些?简述这些方法的优缺点。

答:表示寻址方式有两种常用的方法:(1)将寻址方式编于操作码中,由操作码在描述指令的同时也描述了相应的寻址方式。

这种方式译码快,但操作码和寻址方式的结合不仅增加了指令的条数,导致了指令的多样性,而且增加了 CPU对指令译码的难度。

( 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相应操作数的寻址方式。

这种方式译码较慢,但操作码和寻址独立,易于指令扩展。

2.10通常有哪几种指令格式,请简述其适用范围。

答:(1)变长编码格式。

如果系统结构设计者感兴趣的是程序的目标代码大小,而不是性能,就可以采用变长编码格式。

相关文档
最新文档