上海大学计算机系统结构复习题讲解

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计算机系统结构复习重点+课后习题解答(顾一禾)

总复习第一章1. 计算机系统结构、组成、实现的基本概念和包含的内容；系统结构与软硬件功能划分的关系；计算机系统的多级层次结构；判断某项内容属于结构、组成、实现的哪一类；判断某项内容针对不同程序员的透明性。

2. 促进系统结构发展的因素（软件、应用、器件）。

软件：实现软件可移植性的方法；系列机的概念；软件兼容的概念（向前、向后、向上、向下兼容）；模拟与仿真技术的概念；应用：应用对系统结构的要求。

器件：系统结构下移的概念。

3. 计算机系统的分型与分类的概念。

Flynn 分类法4. 系统结构设计的定量原理（Amdahl 定理）；加速比的计算方法；5. 程序访问的局部性原理（时间局部性、空间局部性）；判断系统结构中局部性原理的应用。

6. 系统评价的指标（响应时间、CPU 时间、MIPS 、MFLOPS ）；运用CPU 性能公式、平均CPI 比较系统性能。

7. 并行性的概念；并行性的等级、粒度；并行性的开发策略（时间重叠、资源重复、资源共享）； 8. 计算机系统的主要设计方法部分习题参考答案： 1.6 解：（1）CPI ＝(45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2) / 129500＝1.776（2）MIPS 速率＝f/ CPI ＝400/1.776 ＝225.225MIPS（3）程序执行时间= (45000×1＋75000×2＋8000×4＋1500×2)／400×106=5.75×10－4s=0.575ms=575μs1.8 解：（1）在多个部件可改进情况下，Amdahl 定理的扩展：∑∑+-=eieiei p r f)f 1(1S已知r e1＝30，r e2＝20，r e3＝10，S p ＝10，f e1＝0.3，f e2＝0.3，得：）（）（10/20/0.330/0.30.30.3-111033F F +++++=得f e3＝0.36，即部件3的可改进比例为36%。

上海大学操作系统(1)期末复习整理4.0版

第一章1．操作系统的目标方便性、有效性、可扩充性、开放性2．操作系统的作用1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（命令方式，系统调用方式和图标-窗口方式）2. OS作为计算机系统资源的管理者（处理机、存储器、I/O设备以及文件（数据和程序））3. OS实现了对计算机资源的抽象（铺设在计算机硬件上的多层软件的集合）3．推动操作系统发展的的主要动力1.不断提高计算机资源利用率2.方便用户3. 器件的不断更新换代4. 计算机体系结构的不断发展5. 不断提出新的应用需求4．未配置操作系统的计算机系统1. 人工操作方式2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。

而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。

5．单道批处理系统存中始终只保持一道作业在解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配矛盾的过程中形成的批处理系统旨在提高系统资源的利用率和系统吞吐量缺点：系统中的资源得不到充分的利用（存中仅有一道程序，每逢该程序在运行中发出I/O 请求后，CPU便处于等待状态）6．三大经典OS（1）多道批处理系统从后备队列中选择若干个作业调入存，使它们共享CPU和系统中的各种资源优缺点：(1) 资源利用率高。

（多道程序交替运行，提高CPU，存，I/O利用率）(2) 系统吞吐量大。

（CPU和其他资源保持忙碌状态，系统开销小）(3) 平均周转时间长。

（作业要排队依次进行处理）(4) 无交互能力（修改和调试程序不便）多道批处理系统需要解决的问题(1) 处理机争用问题。

(2) 存分配和保护问题。

(3) I/O设备分配问题。

(4) 文件的组织和管理问题。

(5) 作业管理问题。

(6) 用户与系统的接口问题。

计算机组成原理期末复习答案讲解

第一章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

2.如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。

（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。

（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。

（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。

通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。

各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。

4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。

计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。

8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。

CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。

PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。

IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。

CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。

ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。

计算机体系结构期末考试知识点与答案

计算机体系结构期末考试知识点与答案体系结构复习重点.doc1.冯.诺依蔓计算机的特点答：冯·若依曼计算机的主要特点如下：存储程序方式。

指令和数据都是以字的方式存放在同一个存储器中，没有区别，由机器状态来确定从存储器读出的字是指令或数据。

指令串行执行，并由控制器集中加以控制、单元定长的一维线性空间的存储器使用低级机器语言，数据以二进制形式表示。

单处理机结构，以运算器作为中心。

其实，他最大的特点就是简单易操作。

2. T（C）＝<K*K',D*D',W*W'>所描述的三个层次（8页）答：3个层次为控制器、算术逻辑部件、基本逻辑部件3. 计算机系统结构的分类（5页）4. 计算机系统中的数据表示（38页）5. 指令系统设计的原则答：指令系统的设计原则是，应特别注意如何支持编译系统能高效、简易地将源程序翻译成目标代码。

首先是正交性：又称分离原则或互不相干原则。

即指令中各个有不同含义的字段之间，在编码时应互相独立、互不相关。

规整性：对相似的操作数做出相同的规定。

可扩充性：要保留一定余量的操作码空间，为以后的扩展所用。

对称性：为了使编译能更加方便，通常希望操作具有对称性。

6. 流水操作中的相关答：流水操作过程中会出现一下的3个相关：资源或结构相关、数据相关、和控制相关。

资源相关是指当有多条指令进入流水线后在同一机器周期内争用同一功能部件所发生的冲突。

数据相关：这是由于流水线中的各条指令的重叠操作使得原来对操作数的访问顺序发生了变化，从而导致了数据相关的冲突。

控制相关主要是转移指令引起的，比起数据相关来，他会使流水线丧失更多的性能。

7. 向量机中对向量的各种运算可以采用的加工方式（149页）答：向量机中对向量的各种运算可以采用不同的加工方式，但比较有效的加工方式应是尽量避免出现数据相关和尽量减少对向量功能的转换。

一种普通加工方式称为横向加工，它是按向量顺序计算的。

另外一种加工方式称为垂直加工，即它是先纵向加工所有B和C向量中元素对的相加操作。

(完整版)计算机系统结构考试题目及参考答案

一：名词解释1：虚拟机：由软件实现的机器。

2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟周期数。

3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。

5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。

相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。

局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。

6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的指令，来提高操作系统效率的计算机。

RISC：即精简指令系统计算机，指在系统中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。

7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。

8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件，按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。

9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。

10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。

11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。

12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。

[由于主存中的块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。

这时，需要被迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。

]二：选择题1，直接执行微指令的是（C）A 汇编程序B 编译程序C 硬件D微指令程序2，对汇编语言程序员不透明的是（C）A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的A运算器B控制器C存储器 D I/O设备4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ）A 计算机软件所要完成的功能B 计算机硬件的全部组成C 编程要用到的硬件组织D计算机各部分硬件的实现5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ）A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言C 模拟D仿真6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A）A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统7，多处理机实现的并行主要是（B）A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行8计算机系统结构不包括（B）A信息保护B存储速度C数据表示D机器工作状态9，不需要编址的数据存储空间（D ）A CPU通用寄存器B 主存储器C I/O寄存器D堆栈10，RISC执行程序的速度比CISC 快的原因是（C）A RISC指令系统中条数较少B 程序在RISC编译生成的目标程序较短C RISC指令平均执行周期数较少D RISC中只允许LOAD和STORE指令存储11，程序员在编写程序时，使用的访存地址是（B）A主存地址B逻辑地址C物理地址D有效地址12，虚拟存储器主要是为了（A）A扩大存储器系统容量B提高存储器系统速度C扩大存储器系统容量和提高存储器系统速度D便于程序的访存操作13，与全相联映像相比，组相联映像的优点是（B）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高14，输入输出数据不经过CPU内部寄存器的输入输出方式是（C ）A程序控制方式B中断 C DMA方式D上述三种方式15，在配置了通道的计算机系统中，用户程序需要输入输出时引起的中断是（A）A访管中断 B I/O中断C程序性中断D外部中断16，当计算机系统通过执行通道程序，完成输入输出工作时，执行通道程序的是（B）A CPUB 通道C CPU和通道D指定的外设三：填空1，常见的计算机系统结构的分类法有两种：Flynn分类法，冯氏分类法冯氏分类法是根据系统的最大并行度对计算机系统结构进行分类，大多数的位并行的单处理机属于字串位并的处理机方式2，由软件实现的机器称为：虚拟机3，在一个计算机系统中，低层机器的属性往往对高层机器的程序员是透明的。

上海大学《计算机组成原理》笔记概要总结

计算机组成原理第一章—计算机系统概论1.1计算机系统的简介1. 计算机系统由硬件与软件两大部分组成2. 将高级程序语言翻译成机器语言的程序称为翻译程序，翻译程序有两种，一种是编译程序，一种是解释程序，编译与解释的区别在于，编译程序是将高级语言程序一次性翻译为机器语言程序，而解释程序是翻译一句，执行一句。

3. 高级语言经过编译程序翻译为汇编语言，汇编语言经汇编程序，翻译为机器语言程序1.2计算机的基本组成1.1945年冯诺依曼提出了"存储程序"的概念，冯诺依曼机特点：1. 计算机由存储器，运算器，控制器，输入设备与输出设备组成2. 指令与数据以同等地位存放在存储器内，按地址寻访3. 指令与数据均按二进制数表示4. 指令由操作码与地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置5. 指令在存储器内按顺序存放6. 计算机以运算器为中心，输入设备与输出设备的数据传送通过运算器来完成2.冯诺依曼机是由运算器为中心的，现代计算机是以存储器为中心的3.计算机的工作过程（必考）涉及的元器件：MAR(地址寄存器)，MDR(指令寄存器)，ALU(算数逻辑单元)，ACC(累加器)，MQ(乘商寄存器)，PC(程序计数器)，IR(指令寄存器)（掌握执行指令的全过程）4.机器字长：机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关5.存储容量：存储容量存储单元个数存储字长6.运算速度(可能出计算)：Vm = 1 / Tm 单位MIPS(百万指令每秒)CPI （执行每条指令所需要的时钟周期）= 1 / IPC(CPU每一周期执行指令的条数，一旦CPU设计完成，IPC的值不会变)第三章—系统总线3.1总线的基本概念总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的介质（总线的每条传输线可以传输1位二进制代码）3.2总线的分类总线按照数据传送方式可分为两类：1. 并行传输总线2. 串行传输总线按连接部件的不同可以分为三类（掌握加粗部分）：1. 片内总线(指芯片内部的总线)2. 系统总线3. 通信总线3.2.1片内总线概念：片内总线是指芯片内部的总线3.2.2系统总线系统总线是指CPU,I/O设备，主存各大部件的信息传输线按照系统总线的传输信息不同，可分为三类：1. 数据总线2. 地址总线3. 控制总线1.数据总线：双向传输总线，与机器字长与存储字长有关2.地址总线：单向传输总线，由CPU发出，主存的地址线位数与存储单元的个数有关3.控制总线：从单个来说传输是单向的，从总体来说传输的双向的3.2.3通信总线（了解即可）这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他操作系统之间的通信3.3总线特征与性能指标3.3.2总线性能指标1.总线宽度：总线宽度可以数据总线的宽度，用位来表示，例如8位，16位，32位2.总线带宽（要求会计算，且掌握提高总线速率的方式）：总线带宽可以理解为总线的传输速率，即单位时间上的传输数据的位数，通常用每秒传输的字节数来衡量，单位Mbps(兆字节每秒)例子：总线的频率为33Hz，总线宽度为32位，求总线带宽？33*（32/8）=132MBps3.总线复用：一条信号线上传输两种线号，例如，一条总线上即可传输地址信号，又可传输数据信号，此称之为总线复用3.3.3总线标准（掌握PCI,USB）1.PCI总线：为了提升总线性能，由Intel首先提出，PCI中文名称为外围部件互连，其最出名的特性为即插即用，即任何扩展卡插入系统便可直接工作，现在已推出了PCI-ExpressB总线：通用串行总线，真正的即插即用，这里的串行指的是串行通信，即使用一条数据线，将数据1位1位的进行传输，不可同时传输2位数据3.5总线控制1.为何使用总线控制？由于总线上连接着多个部件，什么时候由哪个部件发送信息，如何给信息传送定时，如何防止信息丢失，如何避免多个部件同时发送，如何规定接受信息的部件等一系列问题，都需要由总线控制器统一管理。

上海市考研计算机科学与技术复习资料计算机体系结构原理概述

上海市考研计算机科学与技术复习资料计算机体系结构原理概述计算机体系结构原理是计算机科学与技术领域的重要基础知识，它研究计算机各个组成部分的结构和相互关系，旨在达到优化计算机性能和系统可靠性的目的。

本文将从计算机体系结构的定义、组成要素、基本原理以及发展趋势等方面进行概述，为上海市考研计算机科学与技术的学生提供复习资料。

一、计算机体系结构的定义计算机体系结构是指计算机的硬件组成和软件执行的规范，它决定了计算机系统的逻辑结构、功能特性以及数据处理方式。

计算机体系结构包括指令系统、寄存器、数据通路、控制器和存储器等部分。

二、计算机体系结构的组成要素1.指令系统：指令系统是计算机的基本指令集合，它规定了计算机所能执行的操作和操作方式。

指令系统分为固定长指令和变长指令，固定长指令具有指令长度相等的特点，而变长指令则具有长度灵活的特点。

2.寄存器：寄存器是指计算机中用于存储、传送和操作数据的一组高速存储器件。

寄存器包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等，它们分别用于存储数据、指令和地址等信息。

3.数据通路：数据通路是指计算机中各个部件之间进行数据传输和处理的路径。

数据通路包括运算器、数据选择器、数据缓冲器等，它们协调工作以实现数据的输入、输出和运算等功能。

4.控制器：控制器是计算机中的决策执行部分，它根据指令系统的规定控制各个部件的操作。

控制器包括时钟、地址控制器、指令解码器等，它们按照时序和指令要求控制数据的传输和处理。

5.存储器：存储器是指用于存放程序和数据的设备。

存储器分为主存储器和辅助存储器，主存储器包括RAM和ROM，而辅助存储器包括硬盘、光盘和磁带等。

三、计算机体系结构的基本原理1.冯·诺依曼原理：冯·诺依曼原理是计算机体系结构的基础，它规定了计算机以存储程序的方式进行工作。

冯·诺依曼原理包括存储器的统一性、指令和数据的存储方式以及以运算器为中心的数据传输等。

2.存储程序控制：存储程序控制是指计算机根据存储在存储器中的程序顺序执行指令。

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计算机系统结构复习题
一、单项选择题
1、直接执行微指令的是( C )
A．汇编程序B．编译程序
C．硬件D．微指令程序
2、对系统程序员不透明的应当是( D )。

A．Cache存贮器B．系列机各档不同的数据通路宽度C．指令缓冲寄存器D．虚拟存贮器
3、对机器语言程序员透明的是( B )。

A．中断字B．主存地址寄存器
C．通用寄存器D．条件码
4、计算机系统结构不包括( A )。

A．主存速度B．机器工作状态
C．信息保护D．数据
5、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( C )。

A．计算机软件所要完成的功能B．计算机硬件的全部组成
C．编程要用到的硬件组织D．计算机各部件的硬件实现
6、计算机组成设计不考虑( B )。

A．专用部件设置B．功能部件的集成度
C．控制机构的组成D．缓冲技术
7、以下说法中，不正确的是( B )。

软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会：
A．提高解题速度B．提高硬件利用率
C．提高硬件成本D．减少所需要的存贮器用量
8、在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( C )。

A．提高解题速度B．减少需要的存贮容量
C．提高系统的灵活性D．提高系统的性能价格比
9、下列说法中不正确的是( D )。

A．软件设计费用比软件重复生产费用高
B．硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现
C．硬件的生产费用比软件的生产费用高
D．硬件的设计费用比软件的设计费用低
10、在计算机系统设计中，比较好的方法是( D )。

A．从上向下设计B．从下向上设计
C．从两头向中间设计D．从中间开始向上、向下设计11、"从中间开始"设计的"中间"目前多数是在( A )。

A．传统机器语言级与操作系统机器级之间
B．传统机器语言级与微程序机器级之间
C．微程序机器级与汇编语言机器级之间
D．操作系统机器级与汇编语言机器级之间
12、系列机软件应做到( B )。

A．向前兼容，并向上兼容
B．向后兼容，力争向上兼容。