自考计算机系统结构复习资料

本章中，有以下内容是要重点复习的：

关于计算机系统结构的概念：

计算机系统结构是把各个 功能部件 组成一个系统，这些部件可以是硬件、软件或者两者的混合体。

计算机系统结构是 机器语言程序员或编译程序设计者 所看到的计算机属性，是硬件子系统的 概念结构 及 功能特性 .

计算机系统层次结构概念

冯 .诺依曼计算机的特点

计算机系统结构的 Flynn 分类法

透明性概念

一种本来存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，称为透明性，在计算机系统中，低级机器级上的概念性结构和功能特性，对高级语言程序员来说是透明的。

软件移植的概念

仿真与模拟的概念……

关于浮点数表示

表数范围、表数精度、表数效率

当浮点数字长确定后，尾数基值 r m 为 2 或 4 具有最大表数范围，当采用隐藏位表数方法，尾数基值 r m 取 2 可使表数效率达最大值 100% .

CISC指令系统的主要特点

RISC指令系统的特点

RISC关键技术

延时转移技术、指令取消技术、重叠寄存器窗口技术

间址寻址方式和变址寻址方式的主要差别

指令格式优化设计

Huffman编码法、扩展编码法、平均码长计算。

典型题例：

如果有一台模型机，有8条指令，分别具有如下的出现频率：0.4、0.3、0.2、0.15、0.1、0.08、0.05、0.02.(1)要求操作码具有最短平均码长，设计操作码编码，计算平均长度。(2)设计8位字长指令3条，为寄存器-寄存器两地址指令；16位字长的寄存器-存储器变址寻址方式指令4条，变址范围-128到127.设计指令格式，给出各字段长度和指令格式。

解：

( 1 )利用 Huffman 编码法，编码过程如下：

可得到最短平均码长操作码如下：

出现频率 操作码 码长

0.33 00 2

0.27 01 2

0.16 10 2

0.09 110 3

0.08 1110 4

0.05 11110 5

0.02 11111 5

平均码长 =(0.33+0.27 +0.16) x2+0.09 x 3+0.08 x 4+(0.05+0.02) x5=2.4

操作码：00 01 10

(2)8 位字长的寄存器 - 寄存器指令

16 位变址寻址寄存器 - 存储器指令：

操作码： 1100 、 1101 、 1110 、 1111　　存储系统的概念

存储系统是两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来的系统。

高位交叉和低位交叉访问存储器的区别和优点

Cache存储系统的主要目的

虚拟存储系统及其主要作用

存储系统的访问周期、访问效率，主要是以下几个公式：

流水线的特点 (阅读教材 190-191 页有关内容)

简单线性流水线性能计算

顺序执行方式

重叠执行方式：当在流水线执行 n 个连续任务情况下……1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 8 19

从以上时空图，可得：

顺序执行所需时钟周期数

流水线方式所需时钟周期数

吞吐率

加速比

效率

注意：不能用 E=TP.?t 求效率．但可以用 E=S/k 直接计算Ｅ．

向量的处理方式

向量处理方法分三种类型：横向处理方式、纵向处理方式、纵横处理方式

提高向量处理机性能的常用技术：

在寄存器-寄存器系统结构中，采用链接技术可以提高处理机性能。链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个功能流水线的操作数寄存器时所发生的链接过程……

向量处理方法分三种类型：横向处理方式、纵向处理方式、纵横处理方式

提高向量处理机性能的常用技术：

在寄存器-寄存器系统结构中，采用链接技术可以提高处理机性能。链接是当从一个流水线部件得到的结果直接送入另一个功能流水线的操作数寄存器时所发生的链接过程。

互连网的概念： 互连网络是一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络，用来实现计算机系统内部多个处理机或多个功能部件之间的相互连