计算机系统结构(清华版)复习提纲.课件.ppt
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- 计算机系统 结构 清华 复习 提纲 课件
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1、第一章第一章 计算机系统结构的基本概念计算机系统结构的基本概念 1986年到年到2002年,体系结构进步主要依赖于什么技术?年,体系结构进步主要依赖于什么技术? 2002年以后,计算机性能提高速度降低的原因是什么?年以后,计算机性能提高速度降低的原因是什么? 现代计算机为什么不再采用微型机、小型机和大型机的分现代计算机为什么不再采用微型机、小型机和大型机的分类方法?现在如何分类?类方法?现在如何分类? 不同角度所看到的计算机系统的属性是不同的,对不对?不同角度所看到的计算机系统的属性是不同的,对不对? 透明性的判断透明性的判断 理解系统结构的概念理解系统结构的概念 计算机系统结构、组成和实现计
2、算机系统结构、组成和实现 当前体系结构的研究已远超了指令集体系结构,对不对?当前体系结构的研究已远超了指令集体系结构,对不对? 学会系统结构的学会系统结构的3种分类方法种分类方法 学会计算加速比学会计算加速比 学会使用学会使用cpu性能公式性能公式 同一种指令的同一种指令的CPI是一定的吗是一定的吗? 访问的局部性分为哪访问的局部性分为哪2种种,具体指的是什么具体指的是什么 列举几种计算机系统中的并行列举几种计算机系统中的并行 计算机中的软硬件的发展趋势是怎样的计算机中的软硬件的发展趋势是怎样的? 系统结构的设计者不需要关注实现技术,对吗系统结构的设计者不需要关注实现技术,对吗? 现代的计算机
3、系统通常是由下往上、由上往下、还是由中间现代的计算机系统通常是由下往上、由上往下、还是由中间开始设计的?这个中间是指什么?开始设计的?这个中间是指什么? 评价一个计算机系统结构好坏的标准主要是哪两个指标?评价一个计算机系统结构好坏的标准主要是哪两个指标? 衡量机器性能的唯一固定而且可靠的标准就是真正执行程序衡量机器性能的唯一固定而且可靠的标准就是真正执行程序的时间。这个时间有哪的时间。这个时间有哪2种?种? 学会学会MIPS的计算,举例说明为什么的计算,举例说明为什么MIPS值可能和性能相反值可能和性能相反 MFLOPS不能体现机器的整体性能,对吗,举例说明不能体现机器的整体性能,对吗,举例说
4、明 求平均性能时,什么时候用算术平均、调和平均和几何平均?求平均性能时,什么时候用算术平均、调和平均和几何平均? 使用参考机器比较机器性能时,和参考机器的性能有关吗?使用参考机器比较机器性能时,和参考机器的性能有关吗? 一个平均数是否能表示一个基准测试程序测量出的性能,用一个平均数是否能表示一个基准测试程序测量出的性能,用什么作指标什么作指标? 系列机和兼容机有相同的体系结构系列机和兼容机有相同的体系结构,对不对对不对?的区别是什么的区别是什么 几种兼容的概念几种兼容的概念 模拟和仿真哪个速度更快,哪个需要硬件支持?模拟和仿真哪个速度更快,哪个需要硬件支持? 计算机性能的发展,带宽和时延哪个进
5、步更快?计算机性能的发展,带宽和时延哪个进步更快? 集成电路的加工工艺是用什么来表示的?集成电路的加工工艺是用什么来表示的? 学会集成电路动态和静态功率的计算。学会集成电路动态和静态功率的计算。 了解晶片的成品数的计算方法。了解晶片的成品数的计算方法。 晶片的成本增长速度大体与晶片面积增长速度的平方成正晶片的成本增长速度大体与晶片面积增长速度的平方成正比,对吗?比,对吗?第二章指令系统第二章指令系统 指令系统的概念是什么?指令系统的概念是什么? 目前指令系统与软件之间的语义差距越来越大,对不对?目前指令系统与软件之间的语义差距越来越大,对不对? 数据表示和数据结构的区别数据表示和数据结构的区别
6、 会计算浮点数的表数范围、表数精度和表数效率会计算浮点数的表数范围、表数精度和表数效率 如果不采用隐藏位,基数为如果不采用隐藏位,基数为2时,表数效率最低,对吗?时,表数效率最低,对吗? 采用隐藏位,基数为几时,则采用隐藏位,基数为几时,则3个参数都达到最好?个参数都达到最好? 多数机器的尾数采用原码、小数表示,阶码一般机器都采多数机器的尾数采用原码、小数表示,阶码一般机器都采用整数、移码表示,对吗?用整数、移码表示,对吗? 了解了解5种舍入法。哪种最简单,哪种最复杂最精确,哪种种舍入法。哪种最简单,哪种最复杂最精确,哪种一般用于软件等。一般用于软件等。 警戒位什么时候使用?不设置警戒位,可能
7、出现很大的误警戒位什么时候使用?不设置警戒位,可能出现很大的误差或造成完全错误的运算结果,对吗差或造成完全错误的运算结果,对吗 警戒位需要多少位?代价很大吗?警戒位需要多少位?代价很大吗? 计算机中的操作数类型通常是由硬件解释的,对吗?计算机中的操作数类型通常是由硬件解释的,对吗? 带标志符的数据表示法和数据描述符表示法都属于自定义数带标志符的数据表示法和数据描述符表示法都属于自定义数据表示方法,对吗?据表示方法,对吗? 测试表明程序中访问的数据大多是字节类型,对吗测试表明程序中访问的数据大多是字节类型,对吗 寻址技术主要内容是什么?寻址技术主要内容是什么? 计算机一般按字节编址,按字访问,对
8、吗计算机一般按字节编址,按字访问,对吗 X86处理器有几个零地址空间?都是什么?处理器有几个零地址空间?都是什么? 高位交叉和低位交叉编址的主要目的分别是什么?高位交叉和低位交叉编址的主要目的分别是什么? 立即寻址的使用频率很低,对吗?立即寻址的使用频率很低,对吗? 存储器寻址方式数据对齐的原因是什么?存储器寻址方式数据对齐的原因是什么? 间接寻址方式与变址寻址方式差别及优缺点间接寻址方式与变址寻址方式差别及优缺点 寄存器寻址和堆栈寻址的优缺点寄存器寻址和堆栈寻址的优缺点 理解程序的理解程序的3种定位方式种定位方式 固定操作码长度计算固定操作码长度计算 最优最优huffman编码法如何计算机编
9、码法如何计算机?能实际应用吗能实际应用吗? 学会计算信息冗余量学会计算信息冗余量 学会使用最小概率合并法学会使用最小概率合并法 举例说明什么是扩展编码法举例说明什么是扩展编码法 4-8-12的形式表示扩展编码,能代表一种具体编码方法吗的形式表示扩展编码,能代表一种具体编码方法吗 扩展编码法分别用保留扩展编码法分别用保留1个码点和保留个码点和保留1位的方法进行扩展位的方法进行扩展,支持指令种类一样多吗支持指令种类一样多吗 学会分析不同地址码个数指令的应用情况学会分析不同地址码个数指令的应用情况(见例子见例子) 地址码个数不同的几种指令都适用什么情况地址码个数不同的几种指令都适用什么情况? 指令系
10、统的完整性、规整性指令系统的完整性、规整性(对称性、均匀性对称性、均匀性) 的含义的含义 计算机的类基本指令是什么计算机的类基本指令是什么 转移指令有哪转移指令有哪3类类? 一般条件转移、复合条件转移、隐含条件转移指令含义一般条件转移、复合条件转移、隐含条件转移指令含义 保存现场有哪保存现场有哪2种方式?保存现场的指令通常如何得到种方式?保存现场的指令通常如何得到 处理器可以不设置输入输出指令吗?为什么?处理器可以不设置输入输出指令吗?为什么? 可以不设处理机控制和调试指令吗?为什么?可以不设处理机控制和调试指令吗?为什么? 指令系统的优化设计的两个方向是什么?指令系统的优化设计的两个方向是什
11、么? 数据传送指令的使用频度和执行时间约占多少百分比数据传送指令的使用频度和执行时间约占多少百分比 高级语言程序中,循环体中只有一条语句的约占多少?有高级语言程序中,循环体中只有一条语句的约占多少?有1至至3条语句的约占多少?条语句的约占多少? 用高级语言编写的程序,与用汇编或机器语言编写的程序,用高级语言编写的程序,与用汇编或机器语言编写的程序,时间开销和空间开销一样大,对吗?时间开销和空间开销一样大,对吗? 说明什么是高级语言计算机并举例说明什么是高级语言计算机并举例 20%-%80规律指的是什么规律指的是什么 哪几类指令的使用频度最高哪几类指令的使用频度最高 了解了解RISC的主要特点的
12、主要特点 利用程序执行时间的计算公式:利用程序执行时间的计算公式:P = I CPI T,比较一下,比较一下RISC和和CISC 采用延迟转移技术的两个限制条件是什么,成功率如何采用延迟转移技术的两个限制条件是什么,成功率如何 适用于循环程序指令取消技术如何调整指令适用于循环程序指令取消技术如何调整指令? 重叠寄存器窗口与重叠寄存器窗口与windows窗口类似,对吗?窗口类似,对吗? 提出重叠寄存器窗口技术的原因是什么,如何实现?提出重叠寄存器窗口技术的原因是什么,如何实现? 指令流调整技术有哪指令流调整技术有哪2种调整方法?延迟转移和指令取消种调整方法?延迟转移和指令取消技术也调整指令次序,
13、和它的调整指令次序有何不同?技术也调整指令次序,和它的调整指令次序有何不同? 固件指什么技术?固件指什么技术?RISC的实现完全不需要固件,对吗?的实现完全不需要固件,对吗? 简述现代编译器的结构简述现代编译器的结构 当今编译器的寄存器分配算法都基于什么技术?当今编译器的寄存器分配算法都基于什么技术? 优化编译能加快代码执行,但不能减小代码体积,对吗?优化编译能加快代码执行,但不能减小代码体积,对吗? 多媒体指令和向量计算机中的向量指令一样快,对不对?多媒体指令和向量计算机中的向量指令一样快,对不对?为什么?为什么?第三章第三章 存储系统存储系统 什么是存储系统,组成存储系统的目的是什么?什么
14、是存储系统,组成存储系统的目的是什么? 计算机的存储系统对应用程序员透明的,对吗计算机的存储系统对应用程序员透明的,对吗 计算机中有哪计算机中有哪2种存储系统?了解其组成、目的和特点种存储系统?了解其组成、目的和特点 Cache存储系统的存储容量是多少?虚拟存储系统呢?存储系统的存储容量是多少?虚拟存储系统呢? 如何计算存储系统的单位容量的平均价格?如何计算存储系统的单位容量的平均价格? 存储器的存取时间和存取周期相同吗,存储系统呢?存储器的存取时间和存取周期相同吗,存储系统呢? 会计算命中率、访问周期和访问效率会计算命中率、访问周期和访问效率 学会采用预取技术的命中率计算学会采用预取技术的命
15、中率计算 存储器停顿周期数相关计算存储器停顿周期数相关计算 存储器性能和处理器性能哪个增长的更快?存储器性能和处理器性能哪个增长的更快? 理解计算机的频带平衡理解计算机的频带平衡 并行访问存储器能增加字长,对吗?并行访问存储器能增加字长,对吗? 并行访问存储器访问冲突的主要原因是什么?并行访问存储器访问冲突的主要原因是什么? 低位和高位交叉存储器的目的和理由低位和高位交叉存储器的目的和理由 低位交叉存储器的启动间隔应为多少,存储体个数增加是低位交叉存储器的启动间隔应为多少,存储体个数增加是否意味速度的增加,为什么否意味速度的增加,为什么 无冲突访问存储器通常针对一维和二维数组,具体指什么无冲突
16、访问存储器通常针对一维和二维数组,具体指什么 虚拟存储器中有几种地址,都是什么?虚拟存储器中有几种地址,都是什么? 理解三种地址映像和变换及其特点理解三种地址映像和变换及其特点 外部地址变换和内部地址变换的区别外部地址变换和内部地址变换的区别 会计算需要的页表级数会计算需要的页表级数 理解目录表和快慢表的含义和区别理解目录表和快慢表的含义和区别 相联访问和按地址访问的区别,快表、慢表、目录表、散相联访问和按地址访问的区别,快表、慢表、目录表、散列都是什么访问列都是什么访问 虚拟存储器中的散列函数是由软件还是硬件实现虚拟存储器中的散列函数是由软件还是硬件实现?有什么有什么用?为什么会出现散列冲突
17、?用?为什么会出现散列冲突? 页面、块、快表和目录表存储字的替换,都是由硬件实现页面、块、快表和目录表存储字的替换,都是由硬件实现的,对不对?的,对不对? 理解书中的几种页面替换算法,了解其命中率和实现难易理解书中的几种页面替换算法,了解其命中率和实现难易 OPT算法不是一种实际能使用的算法,对不对算法不是一种实际能使用的算法,对不对 堆栈性替换算法有什么特点,哪些是哪些不是?堆栈性替换算法有什么特点,哪些是哪些不是? 动态页面调度算法在多道程序中是如何工作的动态页面调度算法在多道程序中是如何工作的?它要求采它要求采用什么样的页面替换算法用什么样的页面替换算法? 了解影响主存命中率的主要因素了
18、解影响主存命中率的主要因素 页面大小、主存容量与命中率的关系是怎么样的?页面大小、主存容量与命中率的关系是怎么样的? 页面调度方式有哪几种,有什么不同?页面调度方式有哪几种,有什么不同? 直接相联、组相联、全相联映像的命中率和硬件实现复杂直接相联、组相联、全相联映像的命中率和硬件实现复杂度都如何?度都如何? 在虚拟存储器中,采用什么映像方式,用软件还是硬件实在虚拟存储器中,采用什么映像方式,用软件还是硬件实现?现? 直接相联映像实际上不做地址变换,对不对,为什么?直接相联映像实际上不做地址变换,对不对,为什么? 什么叫组相联度,什么叫组相联度,n路组相联指的什么?路组相联指的什么? 位选择组相
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