举例说明计算机系统结构计算机组成与计算机实现之间的相互关系
并行2概念
冯诺依曼机的核心思想（特点）：存储程序，运算器为中心，集中控制。
冯诺依曼机的结构：（运算器、控制器、存储器、输入输出设备）冯诺依曼机的改进：不变的：存储程序改变的：存储器为中心，总线结构，分散控制虚拟计算机从不同角度所看到的计算机系统属性是不同的。
计算机系统的层次结构：第0级-硬联逻辑（硬件设计员）第1级-微程序（逻辑设计员）由硬件实现。
第2级-机器语言（机器语言程序员）第3级-操作系统（系统操作员）第4级-汇编语言（汇编语言程序员）第5级-高级语言（高级语言程序员）第6级-应用程序（用户）都由软件实现。
称为虚拟机。
从学科领域来划分第0级和第1级属于计算机组成与系统结构，第2级至第5级是系统软件，第6级是应用软件。
透明性定义：本来存在的事物或属性，从某种角度看似乎不存在。
例如：CPU类型、型号、主存储器容量等对应用程序员透明对系统程序员、硬件设计人员不透明例如：浮点数表示、乘法指令对高级语言程序员、应用程序员透明对汇编语言程序员、机器语言程序员不透明例如：数据总线宽度、微程序对汇编语言程序员、机器语言程序员透明对硬件设计人员、计算机维修人员不透明数据表示：硬件能够直接认别和处理的数据类型；寻址方式：寻址单位、寻址方式的种类和地址运算等；寄存器组织：操作数寄存器，变址寄存器，控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则等；指令系统：操作类型、格式，指令间的排序控制等；中断系统：中断类型、中断级别和中断响应方式等；存储系统：编址单位、编址方式和最大寻址空间等；处理机工作状态：定义和切换方式，如管态和目态等；输入、输出系统：数据交换方式、交换过程的控制等；信息保护：信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。
计算机系统结构定义1：程序员所看到的计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性程序员：汇编语言、机器语言、编译程序、操作系统看到的：编写出能在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机系统结构定义2：研究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定计算机系统由软件、硬件和固件组成，它们在功能上是同等的同一种功能可以用硬件实现，也可以用软件或固件实现不同的组成只是性能和价格不同，它们的系统结构是相同的计算机组成是指计算机系统结构的逻辑实现计算机实现是指计算机组成的物理实现计算机系统结构、组成和实现之间的关系：计算机系统结构→确定软硬件界面计算机组成→逻辑实现计算机实现→物理实现系列机定义：具有相同的系统结构，但组成和实现技术不同的一系列计算机系统软件相对于硬件成本越来越贵，已积累了大量成熟的系统软件和应用软件软件兼容：同一个软件的目标程序可以不加修改地运行于系统结构相同的任何机器上兼容种类：向后兼容：在某一时间生产的机器上运行的目标软件能够直接运行于更晚生产的机器上 向前兼容：向上兼容：在低档机器上运行的目标软件能够直接运行于高档机器上 向下兼容：向后兼容必须做到，向上兼容尽量做到 向前兼容和向下兼容，可以不考虑采用系列机方法的主要优点：1系列机之间软件兼容，可移植性好 2插件、接口等相互兼容 3便于实现机间通信 4便于维修、培训 5有利于提高产量、降低成本采用系列机方法的主要缺点：限制了计算机系统结构的发展，如PC 系列机，其系统结构非常落后，使用也最普及模拟与仿真定义：在某个系统结构之上实现另一种系统结构。
计算机体系结构习题与答案
一、复习题1．简述冯∙诺依曼原理，冯∙诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯∙诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。
这3条合称冯∙诺依曼原理冯∙诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。
(P51-P54)2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。
答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。
计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。
同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。
计算机实现，是计算机组成的物理实现, 就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。
计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。
在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。
(P47-P48)3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。
(P55)4．简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC 体系结构一般具有如下特点：(1) 精简指令系统。
可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令;(2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种;(3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长;(4) 单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
2022年广东工业大学软件工程专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年广东工业大学软件工程专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括( )A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真2、与流水线最大吞吐率高低有关的是( )A.各个子过程的时间B.最快子过程的时间C.最慢子过程的时间D.最后子过程的时间3、外部设备打印机适合于连接到( )。
A.数组多路通道B.字节多路通道C.选择通道D.任意一种通道4、对系统程序员不透明的应当是( )。
A.Cache存贮器XB.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5、直接执行微指令的是( )A.汇编程序B.编译程序C.硬件D.微指令程序6、目前，MO由（）实现，M1用（）实现，M2至M5大多用（）实现。
A.软件，固件，硬件B.固件，软件，硬件C.硬件，软件，固件D.硬件，固件，软件7、最能确保提高虚拟存贮器访主存的命中率的改进途径是( )A.增大辅存容量B.采用FIFO替换算法并增大页面C.改用LRU替换算法并增大页面D.改用LRU替换算法并增大页面数8、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类，这里的多倍性指（）。
A.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令流是数据流的多少倍。
B.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的数据流是指令流的多少倍。
C.系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。
D.A和B9、以下说法中，不正确的是（）。
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.减少所需存储器用量10、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率二、填空题11、程序在空间上的局部性主要是因为程序通常是________地存储和执行，数据通常是外地存贮。
计算机体系结构名词解释大全
名词解释：（1）静态流水线——同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。
（2）分段开采——当向量的长度大于向量寄存器的长度时，必须把长向量分成长度固定的段，然后循环分段处理，每一次循环只处理一个向量段。
（3）计算机体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性（4）时间重叠——在并行性中引入时间因素，即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。
（5）TLB——个专用高速存储器，用于存放近期经常使用的页表项，其内容是页表部分内容的一个副本（6）结构冲突——指某种指令组合因为资源冲突而不能正常执行（7）程序的局部性原理——程序在执行时所访问的地址不是随机的，而是相对簇聚；这种簇聚包括指令和数据两部分。
（8）2：1Cache经验规则——大小为N的直接映象Cache的失效率约等于大小为N /2的两路组相联Cache的实效率。
（9）组相联映象——主存中的每一块可以放置到Cache中唯一的一组中任何一个地方（10）数据相关——当指令在流水线中重叠执行时，流水线有可能改变指令读/写操作的顺序，使得读/写操作顺序不同于它们非流水实现时的顺序，将导致数据相关。
（1）动态流水线——同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。
（2）透明性——指在计算机技术中，把本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的特性。
（3）层次结构——计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。
（4）资源共享——是一种软件方法，它使多个任务按一定的时间顺序轮流使用同一套硬件设备。
（5）快表——个专用高速存储器，用于存放近期经常使用的页表项，其内容是页表部分内容的一个副本。
（6）控制相关——指由分支指令引起的相关，它需要根据分支指令的执行结果来确定后续指令是否执行。
（7）存储层次——采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。
2022年哈尔滨理工大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年哈尔滨理工大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( )。
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2、组相联映象、LRU替换的Cache存贮器，不影响Cache命中率的是( )A.增加Cache中的块数B.增大组的大小C.增大主存容量D.增大块的大小3、若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（）。
A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高4、对系统程序员不透明的应当是( )。
A.Cache存贮器XB.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5、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。
A.汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B.微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C.传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D.汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级6、直接执行微指令的是( )A.汇编程序B.编译程序C.硬件D.微指令程序7、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示的规格化最小正尾数为( )A.0.5B.0.25C.0.125D.1/648、Cache存贮器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9、下列说法中不正确的是( )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、计算机系统结构不包括（）A.主存速度B.机器工作状态C.信息保护D.数据表示11、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（）。
A.高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级B.高级语言机器级，应用语言机器级，汇编语言机器级，微程序机器级C.应用语言机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级D.应用语言机器级，操作系统机器级，微程序机器级，传统机器语言机器级12、对汇编语言程序员透明的是（）A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断13、在计算机系统设计中，比较好的方法是( )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14、外部设备打印机适合于连接到( )。
计算机系统结构(第2版(课后习题答案
word 文档下载后可自由复制编辑你计算机系统结构清华第 2 版习题解答word 文档下载后可自由复制编辑1 目录1.1 第一章（P33）1.7-1.9 （透明性概念），1.12-1.18 （Amdahl定律），1.19、1.21 、1.24 （CPI/MIPS）1.2 第二章（P124）2.3 、2.5 、2.6 （浮点数性能），2.13 、2.15 （指令编码）1.3 第三章（P202）3.3 （存储层次性能）， 3.5 （并行主存系统），3.15-3.15 加 1 题（堆栈模拟），3.19 中（3）（4）（6）（8）问（地址映象/ 替换算法-- 实存状况图）word 文档下载后可自由复制编辑1.4 第四章(P250)4.5 （中断屏蔽字表/中断过程示意图），4.8 （通道流量计算/通道时间图）1.5 第五章（P343）5.9 （流水线性能/ 时空图），5.15 （2种调度算法）1.6 第六章（P391）6.6 （向量流水时间计算），6.10 （Amdahl定律/MFLOPS）1.7 第七章（P446）7.3 、7.29（互连函数计算），7.6-7.14 （互连网性质），7.4 、7.5 、7.26（多级网寻径算法），word 文档下载后可自由复制编辑7.27 （寻径/ 选播算法）1.8 第八章(P498)8.12 ( SISD/SIMD 算法)1.9 第九章(P562)9.18 ( SISD/多功能部件/SIMD/MIMD 算法)（注：每章可选1-2 个主要知识点，每个知识点可只选 1 题。
有下划线者为推荐的主要知识点。
）word 文档 下载后可自由复制编辑2 例 , 习题2.1 第一章 (P33)例 1.1,p10假设将某系统的某一部件的处理速度加快到 10倍 ,但该部件的原处理时间仅为整个运行时间的40%，则采用加快措施后能使整个系统的性能提高多少？解：由题意可知： Fe=0.4, Se=10，根据 Amdahl 定律S n To T n1 (1Fe )S n 1 10.6 0.4100.64 Fe Se 1.56word 文档 下载后可自由复制编辑例 1.2,p10采用哪种实现技术来求浮点数平方根 FPSQR 的操作对系统的性能影响较大。
计算机系统结构第五版习题答案
计算机系统结构第五版习题答案1.层次结构现代通用的计算机系统是由紧密相关的硬件和软件组成的。
从使用语言的角度，可以将系统看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构，由高到低分别为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。
2.计算机系统结构也称计算机体系结构，它只是系统结构中的一部分，指的是层次结构中的传统机器级的系统结构。
其界面之上包括操作系统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有软件的功能，该界面之下包括所有硬件和固件的功能。
3.计算机实现指的是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，器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
它着眼于器件技术和微组装技术，其中，器件技术在实现技术中起着主导作用。
4.数据表示指的是能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。
5.霍夫曼压缩概念霍夫曼压缩概念的基本思想时，当各种事件发生的概率不均等时，采用优化技术，对发生概率最高的事件用最短的位数来表示，而对出现概率较低的事件允许用较长的位数来表示，就会使表示的平均位数缩短。
6.RISC精简指令系统（RISC），不是简单地把指令系统进行简化，而是通过简化指令的途径使计算机的结构更加简单合理，以减少指令的执行周期数，从而提高运算速度。
7.CISC复杂指令系统（CISC），设计风格力图缩小机器语言与高级语言的语义差距，使源程序长度尽可能的短，以及尽可能少的访问存储器和执行尽可能少的指令，以求获得高性能。
8.非专用总线可以被多种功能或多个部件所分时共享，同一时间只有一对部件可使用总线进行通信。
9.数据宽度I/O设备取得I/O总线后所传送数据的总量.10.中断响应次序是在同时发生多个不同中断类的中断请求时，中断响应硬件中的排队器所决定的响应次序。
11.中断处理次序中断处理完的次序，也即中断处理程序完成中断处理的次序。
计算机体系结构各章简答题及答案
计算机体系结构各章简答题及答案第⼀章计算机体系结构的基本概念1. 什么是计算机系统的多级层次结构？2. 硬件和软件在什么意义上是等效的在什么意义上是不等效的？3. 经典计算机系统结构的实质是什么？4. 语⾔实现的两种基本技术是什么？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的计算机的属性主要有哪些？6. 什么是软件兼容软件兼容有⼏种其中哪⼀种是软件兼容的根本特征？7. 什么是系列机它的出现较好地解决了什么⽭盾？8. 对计算机发展⾮常关键的实现技术有哪些？9. 实现软件移植的主要途径有哪些？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的关系。
11. 存储程序计算机在系统结构上的主要特点是什么？12. 从系统结构的发展情况看，新型系统结构的设计主要从哪两⽅⾯着⼿？13. 软件技术两个最重要的发展趋势是什么？14. 计算机系统设计⼈员的技术挑战主要来⾃哪⼏个⽅⾯？15. ⼀种计算机系统结构的⽣命周期是怎样的？16. 商品的标价（价格）由哪些因素构成？17. 对计算机系统成本产⽣影响的主要因素有哪些？18. ⽤户CPU时间由哪三个因素决定？19. ⽬前常⽤的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的测试程序组件是哪个？21. SPEC2000测试程序组件中包括哪⼏个测试程序组件？22. 测试基于Microsoft公司的Windows系列操作系统平台的最常⽤测试组件有哪些？23. 常⽤的专门的性能指标测试程序有哪些？24. 计算机系统结构设计和分析中最经常使⽤的三条基本原则是什么25. 根据Amdahl定律，系统加速⽐由哪两个因素决定？26. 从执⾏程序的⾓度看，并⾏性等级从低到⾼可分为哪⼏级？27. 从处理数据的⾓度，并⾏性等级从低到⾼可以分为哪⼏级？28. 计算机系统中提⾼并⾏性的技术途径有哪三种？29. 多机系统的耦合度可以分为哪⼏类？30. 单机系统和多机系统中，都是按哪三种技术途径分别发展为哪三类多处理机？31. 三种类型的多处理机（同构型多处理机、异构型多处理机、分布处理系统）的主要区别是什么1. 什么是计算机系统的多级层次结构从计算机语⾔的⾓度，把计算机系统按功能划分成以下多级层次结构：2. 硬件和软件在什么意义上是等效的在什么意义上是不等效的硬件和软件在功能实现上是等效的，即⼀种功能可以由软件实现，也可以由硬件实现。
- 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、"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、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)。
举例说明计算机系统结构计算机组成与计算机实现之间
的相互关系
计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是计算机科学中三个关键
的概念。
它们之间相互依存，密切相关，并共同构成了现代计算机的基础。
计算机系统结构是指计算机软硬件之间的组织和交互方式，它定义了
计算机系统的整体架构和各个组件之间的关系。
计算机系统结构包括了计
算机的层次结构、模块化设计、指令集架构、内存和外存的组织等。
举个
例子来说，计算机系统结构可以类比为一个大厦的总体设计，包括了楼层
划分、墙体、楼梯、电梯、管道等等。
计算机组成是指计算机系统所包含的各个物理组件，以及它们之间的
连接和交互方式。
计算机组成包括了中央处理器（CPU）、内存、输入/输
出设备（I/O设备）、总线等。
举个例子来说，计算机组成可以类比为大
厦的具体建造和装修过程，包括了地基、支柱、电线、水管等等。
计算机实现是指计算机结构和组成的具体实际实现方式和技术手段。
计算机实现包括了逻辑门电路的设计、芯片的制造、操作系统的开发等等。
举个例子来说，计算机实现可以类比为大厦的具体建造施工过程，包括了
砌砖、浇筑混凝土、安装设备、装修等等。
计算机系统结构、计算机组成和计算机实现之间的相互关系可以通过
一个具体的例子进行说明。
以计算机的存储系统为例，存储系统是计算机
组成的一个重要组成部分，也是计算机系统结构的一个重要方面。
存储系
统的功能是提供数据存储和读写的能力，包括主存储器和辅助存储器。
在计算机系统结构中，存储系统被定义为一个独立的层次，位于CPU
和外设之间。
存储系统的设计取决于计算机系统的整体结构，包括了内存
和外存的组织、访问方式、缓存机制等等。
在计算机组成中，存储系统由具体的物理组件组成，包括了内存芯片、硬盘、固态硬盘等。
这些组件被连接到一个存储总线上，并通过总线与CPU和外设进行数据的传输和交换。
在计算机实现中，存储系统的设计和实现依赖于具体的技术手段和制
造工艺。
例如，内存芯片的设计和制造技术、硬盘驱动器的电机和传感器、固态硬盘的闪存芯片等。
因此，计算机系统结构、计算机组成和计算机实现之间的相互关系可
以总结为：计算机系统结构定义了计算机组成的总体结构和各个组件之间
的关系，计算机组成是计算机系统结构的具体物理实现，而计算机实现则
依赖于具体的技术手段和制造工艺。
总而言之，计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是计算机科学
中三个重要的概念和组成部分，它们之间相互依存、相互影响，并共同构
成了现代计算机的基础。
只有深入理解和研究这三个方面，才能够更好地
理解和应用计算机科学。