西北工业大学计算机组成与系统结构复习重点
计算机组成与体系结构重点
计算机组成与体系结构重点计算机组成指的是计算机硬件的组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和总线等。
这些部分相互协调工作，完成计算机的主要功能。
中央处理器是计算机的核心，负责执行指令并控制整个系统的运行。
存储器则用于存储数据和指令，可以分为主存储器和辅助存储器。
输入输出设备用于和外部世界进行交互，例如键盘、显示器和打印机等。
总线则是不同设备之间信息传输的通道。
在计算机组成与体系结构的研究中，存在几个重要的关键点。
首先是对计算机硬件的深入理解。
计算机硬件是计算机系统的基础，了解计算机硬件的组成和工作原理对于理解计算机系统的整体运行至关重要。
硬件的各个组件之间互相依赖，只有理解其相互关系，才能为系统的性能和可靠性做出合理的设计和调整。
其次是对指令集架构的研究。
指令集架构是决定计算机软件和硬件之间交互方式的关键，不同的指令集架构对计算机系统的性能和功能有着不同的影响。
为了提高计算机系统的性能，需要深入研究指令集的设计和实现。
此外，对于存储器层次结构的研究也是计算机组成与体系结构的重要内容。
计算机的存储器系统是计算机性能的瓶颈之一，如何提高存储器系统的容量和速度是计算机体系结构设计的关键问题。
研究存储器层次结构可以有效地提高存储器的访问速度，从而提高整个系统的性能。
最后，还需要对计算机系统的优化和并行计算进行深入研究。
计算机系统的优化是指通过改进硬件和软件的设计，使计算机系统的性能达到最优化。
并行计算则是指通过多个处理器同时执行多个任务，以提高计算速度和吞吐量。
这些研究对于提高计算机系统的性能和可靠性具有重要意义。
综上所述，计算机组成与体系结构是计算机科学与技术中的重要研究领域。
对计算机硬件和软件之间的关系以及计算机内部各个组件的结构和功能进行深入研究，可以为计算机系统的设计、优化和性能提供有力支撑。
计算机组成与体系结构的研究有助于推动计算机科学与技术的发展，为实现更高效、更可靠的计算机系统提供理论和实践基础。
计算机体系结构必考知识点
计算机体系结构必考知识点一、知识概述《计算机体系结构必考知识点》①基本定义：计算机体系结构呢，简单说就是计算机的各个组成部分，像处理器、内存、输入输出设备等，它们之间是怎么连接的，还有各自的功能怎么协同工作。
就好比一个足球队，每个球员（硬件组件）都有自己的位置（功能），教练（操作系统等软件）怎么安排他们配合踢球（协同工作），这就是大致的概念。
②重要程度：在计算机这个学科里，这可太重要了。
要是不懂体系结构，就好比你盖房子不知道怎么搭框架，那接下来的装修（软件开发之类的）就无从下手。
计算机系统的性能、功能等都和它有很大关系。
③前置知识：得有基本的数字电路知识，像什么是逻辑门之类的。
还有对计算机各个硬件部件有个简单了解，就像你得知道有CPU这个东西，它大致是干啥的。
如果之前学过计算机组成原理那就更好了，就像你是个盖房子的小工，盖了几次小房子（了解简单的硬件组合），再来盖大楼（学习体系结构）就容易些。
④应用价值：实际应用可多了。
比如说设计新的计算机芯片，要考虑体系结构。
像手机厂商想让手机运行得更快，还不那么耗电，那就得优化手机芯片的体系结构。
再比如说云计算中心设计大型服务器集群，也得按照合理的体系结构来，这样才能高效处理海量的数据。
二、知识体系①知识图谱：在计算机学科的大地图里，计算机体系结构是重要的一块。
它连接着计算机硬件底层，向上又影响着操作系统、软件应用的开发。
就好比它是城市里的交通规划（对计算机里的数据等流动起规划作用），其他的建筑物（软件等）得按照这个交通规划来建设。
②关联知识：和计算机组成原理关联紧密，组成原理就像是讲每个部件的详细构造，体系结构就是把这些部件组合起来看。
和操作系统也有很大关系，操作系统的运行依赖于计算机体系结构提供的环境。
就好像演员（操作系统）得在舞台（体系结构）上表演。
③重难点分析：掌握难度在于概念比较抽象，像多级存储体系结构，什么缓存、主存、外存的关系不好理解。
关键点在于要理解各个部件的交互原理。
计算机系统结构考点总结
计算机系统结构考点总结计算机系统结构是计算机科学与技术领域的重要分支，涉及计算机硬件和软件的组成及其相互关系。
为了帮助大家更好地掌握这一领域的核心知识，本文将针对计算机系统结构的考点进行详细总结。
一、计算机系统结构基本概念1.计算机系统结构的定义及发展历程2.计算机系统结构的分类：冯·诺伊曼结构、哈佛结构、堆栈式结构等3.计算机系统性能指标：指令周期、CPU时钟周期、主频、缓存命中率等二、中央处理器（CPU）1.CPU的组成：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组等2.指令集架构：复杂指令集计算机（CISC）、精简指令集计算机（RISC）3.CPU缓存：一级缓存、二级缓存、三级缓存及其工作原理4.多核处理器：核数、并行计算、线程级并行等三、存储系统1.存储器层次结构：寄存器、缓存、主存储器、辅助存储器等2.主存储器：DRAM、SRAM、ROM等3.磁盘存储器：硬盘、固态硬盘、光盘等4.存储器管理：分页、分段、虚拟存储器等四、输入输出系统1.I/O接口：并行接口、串行接口、USB、PCI等2.I/O设备：键盘、鼠标、显示器、打印机等3.I/O控制方式：程序控制、中断、直接内存访问（DMA）等4.I/O调度策略：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、扫描算法等五、总线与通信1.总线分类：内部总线、系统总线、I/O总线等2.总线标准：ISA、PCI、PCI Express等3.通信协议：TCP/IP、UDP、串行通信等4.网络拓扑结构：星型、总线型、环型、网状等六、并行计算与分布式系统1.并行计算：向量机、SIMD、MIMD等2.分布式系统：分布式计算、分布式存储、负载均衡等3.并行与分布式编程：OpenMP、MPI、MapReduce等4.并行与分布式算法：排序、搜索、分布式锁等通过以上考点的总结，相信大家对计算机系统结构有了更加全面和深入的了解。
大学计算机系统结构复习提纲考试重点内容
计算机系统结构复习提纲第一章计算机系统结构导论了解：计算机的概念、功能；计算机组成；计算机系统结构、计算机组成、计算机实现所包含的内容；系列机和兼容机的概念；计算机系统设计步骤。
掌握：计算机的层次结构（选择）；计算机系统结构的定义（实质）（选择）；计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三者之间的区别和联系（简答、选择）；软、硬件取舍原则（简答、选择）；解决软件可移植性的方法（选择、填空）；透明性的定义和判断（选择）；CPU性能公式；Amdahl定律（计算）；程序访问的局部性原理（简答）；并行性的概念和分类（简答、选择、填空）；Flynn分类（选择、填空）；冯氏分类法（选择、填空）；系统结构中开发并行性的途径（填空、选择、简答）和耦合度（填空、选择）；计算机系统设计思路（填空）。
第二章指令系统掌握：指令系统的优化设计的两个截然相反的方向；RISC的基本原则（简答、选择）；RISC采用的基本技术（简答、选择）；重叠寄存器窗口（选择）第五章流水线结构了解：重叠需解决问题；流水线特点；超标量处理机、超流水线处理机、超标量超流水线处理机、向量处理机及其特点掌握：重叠和顺序解释的异同（简答、选择）；重叠和流水概念及工作原理（选择）；一次重叠、二次重叠的概念（选择）；先行控制方式；重叠对组成的要求（简答、选择）；几种相关的判断及解决方法（选择、填空）；流水线分类（选择、填空）；解决影响流水线瓶颈的方法（选择、填空）；流水线性能分析（会画时空图及计算）；流水线的相关处理（选择、填空）、异步流水线和同步流水线及可能出现的相关（选择、填空）；向量流水线的处理方式（选择、填空）；向量处理机并行操作条件（选择、填空）及采用链接技术的条件（选择）；指令级高度并行的超级处理机（填空、选择）第六章阵列处理机了解：并行处理机的两种构形、特点；；并行处理机多级互连网络交换开关分类、控制方式；阵列处理机算法；掌握：并行处理机的定义（选择）；构成；IlliacIV 阵列处理机结构特点（选择、填空）；互连网络的设计目标（选择、简答）；应抉择的几个问题（选择、填空）；操作方式（选择、填空）；单级互连网络及其函数（计算、选择）；多级互连网络的几个关键要素（选择、填空）；控制方式（选择、填空）；交换函数和互连函数、控制信号；STARAN交换网络（计算）、第七章多处理机了解：多处理机需要解决的技术问题；多处理机的任务粒度划分和性能；掌握：多处理机耦合度（填空）；多处理机定义以及硬件结构；机间互连形式及采用算法（选择、填空）；多处理机的存储器组织中两种编址方式各适应那种场合（简答、选择）；Delta网络；多处理机的cache一致性问题（选择、填空）；表达式的树形流程图及计算；程序并行性分析（选择、填空）；FORK、JOIN 语句；多处理机上并行执行的程序及时间资源图；多处理机的操作系统分类（选择、填空）；第八章数据流机了解：数据流程序图；控制驱动的控制流方式的特点；掌握：数据驱动方式及其特点（简答、选择）；数据令牌的概念（简答）；数据流是一种什么样的计算模型（简答、填空）；数据流计算模型分类（填空）；两种数据流计算机结构的特点（选择、填空）。
计算机组成与结构复习提纲
计算机组成复习提纲1、绪论a)计算机系统层次结构，几个虚拟机层次在计算机诞生初期，用户使用二进制的0/1代码来编写程序，这就要求用户对计算机硬件和指令系统非常了解。
编程难度大，易出错。
把机器指令用助记符代替，即为汇编语言，汇编语言指令与机器指令一一对应。
汇编语言运行效率同机器语言，相对于机器语言来说提高了开发效率,但是仍旧高度硬件相关，需要程序员了解硬件。
汇编程序没有可移植性。
高级语言克服了汇编语言开发效率低的缺点，更加接近问题，编程方便，但是运行效率低于汇编语言。
高级语言分为编译程序和解释程序两种类型。
微程序设计属于硬件设计，对软件程序员透明。
汇编器、编译器需要操作系统的支持才能运行。
操作系统的功能是管理底层硬件，对上层提供用户接口。
软硬件的界限并非一成不变。
b)计算机系统组成部分计算机体系结构“做什么”计算机组成“怎么做”冯·诺依曼计算机的特点④计算机由五大部件组成。
运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备④指令和数据以同等地位存在于存储器，按地址访问。
④指令和数据用二进制方式表示。
④指令由操作码和地址码组成。
操作码表示操作的性质，地址码表示操作数在存储器中的位置。
④指令在存储器内按顺序存放。
通常是顺序执行，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
④以运算器为中心。
现在的以存储器为中心c)计算机主要技术指标一、机器字长CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
字长越长，数的表示范围越大，精度越高，速度越快，价格越高。
二、运算速度计算机的运行速度与主频、操作类型、内存速度等很多因素有关。
提高速度的两个主要方法是提高主频以及改进体系结构。
三、存储容量2、同13、总线总线的概念总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
总线由许多传输线或通道构成，每条线可以传送一个二进制位。
总线的特点总线上有超过一个信息接收部件，且在任一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息。
计算机组成与系统结构 复习要点解析
第一章计算机系统概论1、基本概念硬件：是指可以看得见、摸得着的物理设备（部件）实体，一般讲硬件还应包括将各种硬件设备有机组织起来的体系结构。
软件：程序（代码）+ 数据 + 文档。
由两部分组成，一是使计算机硬件能完成运算和控制功能的有关计算机指令和数据定义的组合，即机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行的，与软件开发、过程管理、运行、维护、使用和培训等有关的文档资料。
固件：将软件写入只读存储器ROM中，称为固化。
只读存储器及其写入的软件称为固件。
固件是介于硬件和软件之间的一种形态，从物理形态上看是硬件，而从运行机制上看是软件。
计算机系统的层次结构：现代计算机系统是由硬件、软件有机结合的十分复杂的整体。
在了解、分析、设计计算机系统时，人们往往采用分层（分级）的方法，即将一个复杂的系统划分为若干个层次，即计算机系统的层次结构。
最常见的是从计算机编程语言的角度划分的计算机系统层次结构。
虚拟计算机：是指通过配置软件扩充物理机（硬件/固件实现）功能以后所形成的一台计算机，而物理机并不具备这种功能。
虚拟机概念是计算机分析设计中的一个重要策略，它将提供给用户的功能抽象出来，使用户摆脱具体物理机细节的束缚。
2、计算机的性能指标。
1 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。
2 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
3 利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。
4 处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。
5 总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。
6 存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
7 存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。
计算机系统结构知识点复习考点归纳总结
计算机系统结构知识点复习考点归纳总结令）控制计算机硬件的层次，汇编语言机器级则是用（助记符）来控制计算机硬件的层次。
22、缓存技术是为了（解决处理器与主存速度不匹配的问题）而引入的。
23、DMA访问是指（直接内存访问）技术，可以减少CPU的负担，提高数据传输效率。
24、在多处理机系统中，（任务）级并行性是指多个任务同时执行，（数据）级并行性是指一个任务中的多个数据同时执行。
25、计算机系统中的（指令流水线）技术可以提高CPU 的运行效率，将多个指令的执行过程重叠起来，从而减少CPU的空闲时间。
26、计算机系统中的（虚拟存储器）技术可以将主存和辅存结合起来，使得程序能够访问比主存更大的地址空间，从而提高系统的性能。
27、计算机系统中的（分布式系统）是指将多个计算机连接起来，共同完成一个任务，可以提高系统的可靠性和性能。
28、计算机系统中的（并行计算）技术可以将一个大问题分解成多个小问题，同时在多个处理器上进行计算，从而提高计算速度和效率。
29、计算机系统中的（云计算）是指将计算资源和服务通过网络提供给用户，可以实现资源的共享和高效利用。
4096字节之间）当程序需要访问某一页时。
操作系统会将该页从磁盘上读入主存，然后再进行访问。
这种方式可以提高存储器的利用率，但也会增加访问时间和开销。
并行性是指在同一时间段内完成多项任务的能力。
它可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合三种类型，取决于物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱。
开发并行性的途径有时间重叠、资源重复和资源共享。
并行性的开发需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
资源重复是指通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。
最典型的例子是双工系统。
资源重复不仅可以提高可靠性，而且可以进一步用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能。
并行处理技术的研究需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
沿时间重叠技术途径发展的异构型多处理机系统的典型结构代表是流水线处理机。
计算机体系结构期末复习重点
式中，fi为可加速部件i在未优化系统中所占的比例；Si是部件i的加速比。
第二章
1简述RISC结构的设计原则。
(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
计算题
1.计算机系统有三个部件可以改进，这三个部件的加速比如下：
部件加速比1＝30；部件加速比2＝20；部件加速比3＝10；
(1)如果部件1和部件2的可改进比例为30％，那么当部件3的可改进比例为多少时，系统的加速比才可以达到10？
(2)如果三个部件的可改进比例为30％、30％和20％，三个部件同时改进，那么系统中不可加速部分的执行时间在总执行时间中占的比例是多少？
(5)以简单有效的方式支持高级语言。
4.计算机体系结构，组成和实现的关系
体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。
计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。
计算机实现——计算机组成的物理实现。
5.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的所占的重要性。
6.软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行的时间不同。
1.翻译——（基于层次结构）先把N+1级程序全部变换成N级程序之后，再去执行N级程序，在执行过程中，N+1级程序不再被访问。
2.解释——每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，依此重复执行。
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三、Computer organization：冯诺依曼结构
四、计算机的评价指标
1、Cost:
Cost per die
IC Cost=Die cost+Testing cost+Packageing cost
Final test yeild
2、Performance:
Response time/execution time/elapsed time/wall-clock time=User time + System time + all other time
Our focus: CPU time (doesn’t count waiting I/O and running other programs, can be broken into system time and user time)
计算机性能公式：CPU time = Instruction count * CPU * clock cycles
3、Power consumption
4、Reliability
补充：Amdahl定律。
第2章指令：计算机的语言
MIPS处理器的基本指令格式
寻址方式
能阅读MIPS汇编程序，推测出对应C程序的功能。
CISC与RISC差别、对比、各自优缺点
指令集设计的原则、为何MIPS这样设计指令？
MIPS最小指令集系统
第3章计算机的算术运算
补码加减法，为何使用补码？
行波进位加法器、CLS、CSA的区别。
ALU的基本结构：
第4章处理器
单周期、多周期、流水线三类MIPS处理器的数据通路与控制通路。
控制通路的两种实现：有限自动状态机与微程序ROM，各自优缺点。
如何实现精确中断？
流水线冒险：结构冒险、数据冒险、控制冒险。
给定一段程序，分析哪些指令存在冒险？总的执行周期数是多少？画流水线时空图。
概念了解：延迟槽、循环展开、超标量、乱序执行、Tomasulo和记分牌算法。
第5章大容量和高速度：开发存储器层次结构
时间局部性和空间局部性在存储器中的体现？
6管SRAM和单管DRAM的结构图。
两读一写的RF组织
Cache 的三种映射策略：直接相连、全相连、组相连。
Cache 块替换策略：随机、LRU 。
Cache 的结构：以四路组相连为例画出结构图。
Cache 命中率的计算：给出一个地址流，给定替换策略，在2路组相连中计算命中率。
Cache 写回策略：写穿透、写返回。
两种方式的优缺点？
多核Cache 一致性问题：两种解决方式是什么？优缺点是什么？
虚拟存储器的目的？页变换机制？TLB ？
吞吐率：带宽； 响应时间：时延
二、 总线的优点与缺点
Processor (active) Computer Control (“brain ”) Datapath (“brawn ”)
Memory (passive)
(where programs, data live when running)
Devices Input Output
Keyboard, Mouse Display , Printer
Disk, Network Earlier Lectures Current Lectures
三、I/O设备与CPU的接口
1、Polling：查询/轮训方式
2、Interrupt：中断方式
3、DMA：直接存储器访问方式
三种接口的工作方式、优缺点、适用范围。
四、SISD、MIMD、SIMD、SPMD的区别
五、RAID0、RAID1、RAID5的区别。