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计算机体系结构各章简答题及答案.doc

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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。在实现性能上是不等效的。软件实现的优点是设计容易、改进简单;硬件实现的优点是速度快。  3.经典计算机系统结构的实质是什么?计算机系统中软硬件界面的确定,其界面之上的是软件的功能,界面之下的是硬件和固件的功能。  4.语言实现的两种基本技术是什么?翻译和解释是语言实现的两种基本技术。它们都是以执行一串N级指令来实现N+1级指令。

但二者存在着差别:翻译技术是先把N+1级程序全部变换成N级程序后,再去执行新产生的N级程序,在执行过程中N+1级程序不再被访问。而解释技术是每当一条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级的指令,依此重复进行。在这个过程中不产生翻译出来的程序,因此解释过程是边变换边执行的过程。   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?(1)数据表示(2)寻址规则(3)寄存器定义(4)指令集(5)中断系统(6)机器工作状态的定义和切换(7)存储系统(8)信息保护(9)I/O结构  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?同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器上。

而且它们所获得的结果一样,差别只在于运行时间的不同。软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容。其中向后兼容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?系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构,但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。它的出现较好地解决了软件要求环境稳定和硬件、器件技术迅速发展之间的矛盾。  8.对计算机发展非常关键的实现技术有哪些?(1)逻辑电路;(2)半导体DRAM(动态随机访问存储器);(3)磁盘;(4)网络。   9.实现软件移植的主要途径有哪些?(1)采用系列机方法(2)采用模拟与仿真方法(3)采用统一的高级语言     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。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现;计算机实现是计算机组成的物理实现。一种系统结构可以有多种组成;一种组成可以有多种实现。同一系列机中各种型号的机器具有相同的系统结构,但采用不同的组成和实现技术,因而具有不同的性能和价格。   11.存储程序计算机在系统结构上的主要特点是什么?(1)机器以运算器为中心。(2)采用存储程序原理。程序和数据放在同一存储器中,并且没有对两者加以区分。(3)存储器是按地址访问的、线性编址的空间。(4)控制流由指令流产生。(5)指令由操作码和地址码组成。操作码指明本指令的操作类型。

地址码指明操作数和操作结果的地址。(6)数据以二进制编码表示,采用二进制运算。    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?新型系统结构的设计主要从以下两方面着手:一方面是合理地增加计算机系统中硬件的功能比例,使系统结构对操作系统、高级语言甚至应用软件提供更多更好的支持;另一方面则是通过多种途径提高计算机系统结构中的并行性等级,使得凡是能并行计算和处理的问题都能并行计算和处理,使这种系统结构和组成对算法提供更多更好的支持。   13.软件技术两个最重要的发展趋势是什么?(1)程序及数据所使用存储器容量的不断增大;(2)高级语言的使用越来越广泛。

在很多应用领域取代了汇编语言。 14.计算机系统设计人员的技术挑战主要来自哪几个方面?计算机系统设计人员的技术挑战主要来自系统结构、设计工具、制造工艺、软件、应用和经济等多个方面。     15.一种计算机系统结构的生命周期是怎样的?计算机的生命周期和系统中各个部分的发展密切相关。一种新的系统结构的诞生,往往以硬件为标志,它的发展和成熟,是以配套的系统软件和应用为标志的。一个计算机系统结构,从产生到消亡,大致需要15~20年的时间。 16.商品的标价(价格)由哪些因素构成?商品标价的构成因素:原料成本、直接成本、毛利和折扣。 17.对计算机系统成本产生影响的主要因素有哪些?对计算机系统成本产生影响的主要因素有时间、产量、商品化等因素。

对成本产生最直接影响的是时间;产量是决定产品成本的第二个关键因素。 18.用户CPU时间由哪三个因素决定?用户CPU时间=CPIIC/时钟频率其中:CPI:指令时钟数IC:程序执行过程中所处理的指令数    19.目前常用的测试程序分为哪五类?(1)实际应用程序;(2)修正的(或者脚本化)应用程序;(3)核心测试程序;(4)小测试程序;(5)合成测试程序。 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?选择一组各个方面有代表性的测试程序,组成一个通用测试程序集合。这种测试程序集合称为测试程序组件。在评价计算机系统设计时最常见的测试程序组件是基于UNIX的SPEC。

其主要版本包括SPEC89、SPEC92、SPEC95和SPEC2000等。     21.SPEC2000测试程序组件中包括哪几个测试程序组件?SPECCPU2000:测试CPU;SPECviewperf:用于测试图形系统支持OpenGL库的性能;SPECapc:测试图形密集型应用的性能;SPECSFS:基于NFS文件系统的文件服务器测试程序;SPECWeb:Web服务器测试程序。   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?PCMark04包括中央处理器测试组、内存测试组、图形芯片测试组、硬盘测试组等。

BusinessWinstone2004主要用于测试计算机系统商业应用的综合性能。MultimediaContentCreationWinstone2004主要用于测试计算机系统多媒体应用的综合性能。SiSoftSandraPro2004是一套功能强大的系统分析评比工具,拥有超过30种以上的分析与测试模组,主要包括有CPU、存储器、I/O接口、I/O设备、主板等。   23.常用的专门的性能指标测试程序有哪些?3DMark03主要测试显卡性能和DirectX的性能。Prime95是用来估计分布式计算程序的通信情况,可使计算机高负荷运转,所以也用来测试计算机的稳定性。

SuperPi/SuperE是计算圆周率π/自然指数e的软件,通常用来测试CPU的稳定性。 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?(1)大概率事件优先原则。对于大概率事件(最常见的事件),赋予它优先的处理权和资源使用权,以获得全局的最优结果。(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)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。   25.根据Amdahl定律,系统加速比由哪两个因素决定?系统加速比依赖于两个因素:(1)可改进比例:可改进部分在原系统计算时间中所占的比例。

(2)部件加速比:可改进部分改进以后的性能提高。    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?从执行程序的角度看,并行性等级从低到高可分为:(1)指令内部并行:指令内部的微操作之间的并行。(2)指令级并行:并行执行两条或多条指令。(3)任务级或过程级并行:并行执行两个或多个过程或任务(程序段)。(4)作业或程序级并行:在多个作业或程序间的并行。 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?从处理数据的角度,并行性等级从低到高可以分为:(1)字串位串:同时只对一个字的一位进行处理。(2)字串位并:同时对一个字的全部位进行处理。

(3)字并位串:同时对许多字的同一位(称位片)进行处理。(4)全并行:同时对许多字的全部或部分位进行处理。  28.计算机系统中提高并行性的技术途径有哪三种?(1)时间重叠: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。(2)资源重复:通过重复设置资源,尤其是硬件资源,大幅度提高计算机系统的性能。(3)资源共享: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。   29.多机系统的耦合度可以分为哪几类?(1)最低耦合:除通过某种中间存储介质之外,各计算机之间没有物理连接,也无共享的联机硬件资源。

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