系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡(jiǎn)答(23)_第1頁(yè)
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1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡(jiǎn)答第1頁(yè)共24頁(yè)第一章第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本概論1.簡(jiǎn)要解釋提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的三個(gè)技術(shù)途徑。簡(jiǎn)要解釋提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并行性的三個(gè)技術(shù)途徑。答:(1)時(shí)間重疊是引入時(shí)間因素,讓多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi),輪流使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分,以加快硬件周轉(zhuǎn)使用來(lái)贏得速度。(2)資源重復(fù)是引入空間因素,通過(guò)重復(fù)設(shè)置硬件資源來(lái)提高性能。(3)資源共享是用軟件方法讓多個(gè)用戶按一定時(shí)間順序輪流使用同一套資源

2、,來(lái)提高其利用率,相應(yīng)也就提高了系統(tǒng)的性能。2.器件的發(fā)展對(duì)邏輯設(shè)計(jì)方法有哪些影響器件的發(fā)展對(duì)邏輯設(shè)計(jì)方法有哪些影響答:器件的發(fā)展對(duì)邏輯設(shè)計(jì)方法的影響:(1)由邏輯化簡(jiǎn)改成著眼于采用什么組成技術(shù)能夠規(guī)整、批量生產(chǎn),宜于超大規(guī)模集成,縮姐設(shè)計(jì)周期,提高系統(tǒng)效能,盡量采用存儲(chǔ)邏輯和通用器件(2)由全硬設(shè)計(jì)改成采用微匯編設(shè)計(jì)。、微高級(jí)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等手段軟硬結(jié)合和自動(dòng)化3.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“由中間開(kāi)始由中間開(kāi)始”設(shè)計(jì)的基本思

3、想。設(shè)計(jì)的基本思想。答:(1)軟硬件設(shè)計(jì)分離和脫節(jié)是“由上往下”和“由下往上”設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn),由此提出“由中間開(kāi)始”設(shè)計(jì)?!爸虚g”提的是層次結(jié)構(gòu)中的軟硬交界面,目前多數(shù)是在傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)與操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)之間。(2)進(jìn)行合理的軟、硬件功能分配時(shí),既要考慮能拿到的硬、器件,又要考慮可能的應(yīng)用所需的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),先定義好這個(gè)交界面。確定哪些功能由硬件實(shí)現(xiàn),哪些功能由軟件買現(xiàn),同時(shí)還要考慮好硬件對(duì)操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供些什么支持。然后由這個(gè)

4、中間點(diǎn)分別往上、往下進(jìn)行軟件和硬件的設(shè)計(jì)。4.為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器之間的軟件移植,通常采為解決不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器之間的軟件移植,通常采用何種途徑用何種途徑并簡(jiǎn)述其過(guò)程。并簡(jiǎn)述其過(guò)程。答:為實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器之間的軟件移植,就必須做到在一種機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)另一種機(jī)器的指令系統(tǒng),即另一種機(jī)器語(yǔ)言。例如,要求原在B機(jī)器上運(yùn)行的應(yīng)用軟件,能夠移植到有不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的A機(jī)器上,根據(jù)層次結(jié)構(gòu)的概念可把B機(jī)器的機(jī)器語(yǔ)言看成是在A機(jī)器的機(jī)器語(yǔ)

5、言級(jí)上的一個(gè)虛擬機(jī)器語(yǔ)言,在.A機(jī)器上用虛擬概念來(lái)實(shí)現(xiàn)B機(jī)器的指令系統(tǒng)。5.并行性有哪些不同的等級(jí)并行性有哪些不同的等級(jí)答:并行性有不同的等級(jí):(1)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行程序的角度看,并行性等級(jí)由低到高.分別是指令內(nèi)各微操作之間的并行,多條指令之間的并行,多個(gè)任務(wù)或進(jìn)程之間的并行以及多個(gè)作業(yè)或程序之間的并行等。(2)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的角度看,并行性等級(jí)由低到高,分別是位串字串(傳統(tǒng)串行單處理機(jī),無(wú)并行性),位并字串(傳統(tǒng)并行單處理機(jī))

6、,位片串字并和全并行等。(3)從計(jì)算機(jī)信息加工步驟和階段的角度看,并行性等級(jí)又有存儲(chǔ)器操作并行(并行存儲(chǔ)器、相聯(lián)處理機(jī)),處理器操作步驟并行(流水線處理機(jī)),處理器操作并行(陣列處理機(jī)),指令、任務(wù)、作業(yè)間的全面并行(多處理機(jī)、分布處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))等。6.簡(jiǎn)要說(shuō)明翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系。簡(jiǎn)要說(shuō)明翻譯和解釋的區(qū)別和聯(lián)系。答:區(qū)別:翻譯是先用轉(zhuǎn)換程序?qū)⒏咭患?jí)機(jī)器級(jí)上的程序整個(gè)地變換成低一級(jí)機(jī)器級(jí)上等效的程序,然后再在低一級(jí)機(jī)器級(jí)上實(shí)現(xiàn)

7、的技術(shù)。解釋是在低級(jí)機(jī)器級(jí)上用它的一串語(yǔ)句或指令來(lái)仿真高級(jí)機(jī)器級(jí)上的一條語(yǔ)句或指令的功能,通過(guò)高級(jí)機(jī)器語(yǔ)言程序中語(yǔ)句或指令的逐條解釋來(lái)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。聯(lián)系:翻譯或解釋是高級(jí)機(jī)器級(jí)的程序在低級(jí)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的必須步驟,各機(jī)器級(jí)的買現(xiàn)主要靠翻譯或解釋或是兩者的結(jié)合7.比較模擬和仿真。比較模擬和仿真。答:模擬是指用機(jī)器語(yǔ)言程序解釋實(shí)現(xiàn)軟件移植。適用場(chǎng)合:移植運(yùn)行時(shí)間短,使用次數(shù)少,在時(shí)間關(guān)系上沒(méi)有約束和限制的軟件。好處:靈活,可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間軟件移植

8、。存在問(wèn)題:結(jié)構(gòu)差異很大時(shí),模擬的運(yùn)行速度會(huì)急劇下降,實(shí)時(shí)性差采取的策略:模擬與仿真相結(jié)合。仿真是指用微程序直接解釋另一種機(jī)器指令系統(tǒng)適用場(chǎng)合在結(jié)構(gòu)差別不大的系統(tǒng)間使用。好處:可提高被移植軟件的運(yùn)行速度。存在問(wèn)題:不靈活,當(dāng)兩種機(jī)器結(jié)構(gòu)差別很大時(shí),很難仿真。采取的策略:模擬與仿真相結(jié)合,發(fā)展異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)。8.為什么將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成是多級(jí)機(jī)器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)為什么將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成是多級(jí)機(jī)器構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)(尸2)答:將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成是多級(jí)機(jī)器構(gòu)

9、成的層次結(jié)構(gòu)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展。例如,可以重新調(diào)整軟、硬件比例,為應(yīng)用語(yǔ)言級(jí)、操作系統(tǒng)級(jí)、高級(jí)語(yǔ)言級(jí)提供更多更好的硬件支持,改變硬、器件迅速發(fā)展而軟件日益復(fù)雜、開(kāi)銷過(guò)大的狀況或直接用硬件或固件實(shí)現(xiàn),發(fā)展高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器或操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。既然層次中每一級(jí)都有其自己的用戶、實(shí)現(xiàn)方法和指令系統(tǒng),因此可讓各虛擬機(jī)器級(jí)用真正的實(shí)處理機(jī)代替,擺脫以往各級(jí)功能都在同一臺(tái)實(shí)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的狀況,發(fā)展多處理機(jī)、分布處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??稍谝慌_(tái)宿

10、主機(jī)上模擬或仿真另一臺(tái)機(jī)器.推動(dòng)自虛擬機(jī)、多種操作系統(tǒng)共行等技術(shù)的采用,從而促進(jìn)軟件移植、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化等的發(fā)展。9.設(shè)計(jì)主存系統(tǒng)時(shí),哪些屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主存系統(tǒng)時(shí),哪些屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)哪些屬于哪些屬于計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成哪些屬于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所要考慮的問(wèn)題哪些屬于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所要考慮的問(wèn)題答:確定主存容量、編址方式、尋址范圍等屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。確定主存周期、邏輯上是否采用并行主存、邏輯設(shè)計(jì)等屬于計(jì)算機(jī)組成。系

11、統(tǒng)結(jié)構(gòu)自考通簡(jiǎn)答第3頁(yè)共24頁(yè)(4)在程序運(yùn)行期間由硬件完成指令調(diào)度。7.簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述RISC的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點(diǎn)。的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點(diǎn)。答:RISC機(jī)采用的延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)的特點(diǎn)是:通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn),設(shè)法使后繼指令變得有用。一般采用三種調(diào)度策略:(1)將轉(zhuǎn)移不發(fā)生時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的那條指令調(diào)度到延遲楷中(2)將轉(zhuǎn)移不發(fā)生的那條指令調(diào)度到延遲槽中(3)將轉(zhuǎn)移指令前的那條指令調(diào)度到延遲槽中。最后一種方法的效果最好,總能使性能獲得改善。8.簡(jiǎn)述三種面向的尋址

12、方式的關(guān)系。簡(jiǎn)述三種面向的尋址方式的關(guān)系。答:三種手址方式各有特點(diǎn)但又不相互排斥。面向寄存器的尋址速度最快,但需增大寄存器的硬件開(kāi)梢。面向主存的尋址速度比面向寄存器的尋址速度慢,但可使用少童的寄存器。面向堆找的尋址可減輕編譯的負(fù)擔(dān),不用考慮寄存器的優(yōu)化分配,很好地支持子程序的調(diào)用,可省去去命令中的地址字段,但速度慢,甚至比面向主存的尋址慢。三種面向的尋址不互相排斥。在同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,應(yīng)選一種面向的尋址為主,輔以其它面向的尋址,互相取長(zhǎng)補(bǔ)

13、短。例如,在堆棧型機(jī)器中,可增設(shè)面向寄存器的尋址方式除直接訪問(wèn)錢(qián)頂外,還能訪問(wèn)棧中任意單元可增設(shè)硬堆棧或增設(shè)棧頂寄存器組來(lái)提高運(yùn)算速度。9.簡(jiǎn)要敘述面向操作系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)來(lái)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述面向操作系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)來(lái)改進(jìn)機(jī)器指令系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和四個(gè)主要的改進(jìn)思路。要達(dá)到的目標(biāo)和四個(gè)主要的改進(jìn)思路。答:目標(biāo)是縮短操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的語(yǔ)義差距,進(jìn)一步減少運(yùn)行操作系統(tǒng)的時(shí)間和節(jié)省操作系統(tǒng)軟件所占用的存儲(chǔ)空間。四個(gè)主要的改進(jìn)思路是:

14、(1通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)操作系統(tǒng)中的常用指令和指令串的使用頻度來(lái)改進(jìn)。(2)增設(shè)專用于操作系統(tǒng)的新指令。(3)把操作系統(tǒng)中頻繁使用且對(duì)速度影響大的軟件子程序硬化或固化,改為直接用硬件或微程序來(lái)解釋實(shí)現(xiàn)。(4)用專門(mén)處理機(jī)來(lái)執(zhí)行的功能分布處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。10.何謂數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它們之間有什么關(guān)系何謂數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它們之間有什么關(guān)系答:數(shù)據(jù)表示指的是能由機(jī)器硬件直接識(shí)別和引用的數(shù)據(jù)類型。它主要表現(xiàn)在機(jī)器中配置有哪些數(shù)據(jù)運(yùn)算類指今和相應(yīng)的運(yùn)

15、算部件。數(shù)據(jù)絕構(gòu)相的是軟件在處理和應(yīng)用中要用到的各種數(shù)據(jù)元紊或信息單元之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。數(shù)據(jù)表示是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要通過(guò)軟件映象變換成機(jī)器中所具有的備種教據(jù)表示來(lái)實(shí)現(xiàn)。不同的數(shù)據(jù)表示可為教據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供不同的支持,表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)效率和方便性上不同。因此,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示是軟件和硬件之間的一個(gè)主要的交界面。11.向量組數(shù)據(jù)表示的計(jì)算機(jī)為向坡數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)向量組數(shù)據(jù)表示的計(jì)算機(jī)為向坡數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和處理提供了哪些主要的硬件支

16、持。和處理提供了哪些主要的硬件支持。答:向量組數(shù)據(jù)表示的計(jì)算機(jī)為向量組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)算提供了很多的硬件支持。它表現(xiàn)在:(1)硬件上設(shè)置有豐富的向量或數(shù)組運(yùn)算和處理的指令,只需用一條向量、數(shù)組類指令就可實(shí)現(xiàn)時(shí)整個(gè)向量或數(shù)組中的各元素進(jìn)行訪問(wèn)、運(yùn)算和處理。(2)配有流水線或處理單元陣列等高速的運(yùn)算部件,直接支持向量和數(shù)組的高速運(yùn)算和處理。(3)用硬件實(shí)現(xiàn)元素地址的快速形成、下標(biāo)越界判斷、元素的成塊預(yù)取等,且讓越界判斷和元素的運(yùn)算同時(shí)并行

17、。(4)有許多用于對(duì)稀疏向量、數(shù)組進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)、還原、運(yùn)算等指令和硬件。(5)有對(duì)陣列中每個(gè)元素又是一個(gè)子陣列的相關(guān)型交叉陣列進(jìn)行高速處理的硬件等。12.當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值減小時(shí),對(duì)機(jī)器數(shù)的表示會(huì)產(chǎn)生哪當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值減小時(shí),對(duì)機(jī)器數(shù)的表示會(huì)產(chǎn)生哪些影響些影響答:(1)數(shù)的可表示范圍變小(2)可表示數(shù)的總個(gè)數(shù)減少(3)數(shù)在數(shù)軸上的分布變密,機(jī)器數(shù)的精度提高(4)運(yùn)算過(guò)程中的精度損失增大(5)運(yùn)葬速度有所降低。13.以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表示為例,說(shuō)

18、明什么是數(shù)的可表示精度,以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)表示為例,說(shuō)明什么是數(shù)的可表示精度,什么是運(yùn)算中的精度損失什么是運(yùn)算中的精度損失點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小時(shí),對(duì)上述點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小時(shí),對(duì)上述二者,哪個(gè)有利二者,哪個(gè)有利哪個(gè)不利哪個(gè)不利答:數(shù)的可表示精度是數(shù)在數(shù)軸上離散的程度分布越密,在數(shù)軸上兩個(gè)可表示數(shù)的差越小,精度越高。它與尾數(shù)實(shí)際可表示值的有效數(shù)位多少有關(guān)。尾數(shù)有效數(shù)位越多,精度越高。運(yùn)算中的精度損失指的是由于運(yùn)算中尾數(shù)超出或右移出機(jī)器字長(zhǎng),使有效數(shù)字丟

19、失后造成的精度損失。若浮點(diǎn)數(shù)尾數(shù)基值取小,則精度可以提高,但運(yùn)算中的精度損失可能增大,即對(duì)賈老有對(duì)后者不利。14.簡(jiǎn)述程序的靜態(tài)再定位的方法及存在的問(wèn)題。簡(jiǎn)述程序的靜態(tài)再定位的方法及存在的問(wèn)題。答:程序的靜態(tài)再定位是在目的程序裝入主存時(shí),通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)配備的裝入程序,運(yùn)行此裝入程序把目的程序的邏輝地址用軟的方法逐一修改成物理地址不能再改變了。靜態(tài)再定位方法存在的問(wèn)題有:(1)不利于多道程序的運(yùn)行環(huán)境(2)不利于操作系統(tǒng)對(duì)主存空間的分配和利

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