13年计算机系统结构复习

简介：
本资料涵盖了过去十三年来计算机系统结构领域的关键知识点和重要发展趋势，旨在帮助学生深入理解并掌握相关概念与技术。 在计算机系统结构中，超标量处理机和超流水线处理机是两种提高处理器性能的重要技术手段。其中，超标量处理机的核心特点是能够在单一时钟周期内同时发射多条指令，并行执行这些指令以提升整体的计算效率；这需要配备两套或更多完整的指令执行单元来实现并行操作。而相比之下，超流水线处理机则是通过在时钟周期内的时间复用来发送和执行多条指令，在硬件资源上只需少量增加便能显著提高处理器性能；它主要依赖于各部分硬件的重叠工作以达到效率提升的目的。 从架构设计的角度来看，超标量处理机利用的是空间并行性，即在同一时间内使用多个独立的功能单元来同时完成不同的任务。而超流水线处理机则强调时间上的并行性，在一个时钟周期内通过分时复用硬件资源实现多条指令的同时执行和重叠操作。 复习过程中可能会遇到以下选择题： 1. 软件移植问题，正确答案为B选项：采用统一的高级语言可以减少因平台差异带来的移植困难。 2. 关于虚拟存储器的选择，正确答案是D项：提高主存命中率通常涉及页面大小、替换算法和主存容量等多方面因素。题目指出更换替换算法或增大内存容量可以在低命中率时有效提升性能表现。 3. 对应用程序员透明的硬件组件问题，答案为D选项：条件码寄存器是处理器内部状态的一部分，并不对程序员公开可见。 4. 互联网络的问题中，5号处理机会连接到13号处理机（选择D）。 5. IO中断的理解题目的正确选项是A：在有通道的系统中，IO中断是由输入输出操作引发的事件触发机制。 6. 中断优先级问题的答案为C：紧急机器校验中断通常具有最高优先级，用于快速响应和解决硬件故障情况下的需求。 7. 流水线类型的区分题目的正确答案是A选项：线性流水线是单功能的，而动态或静态流水线可能是多功能的实现方式。 填空题部分： 1. 总延迟计算包括传输时间和开销，结果为9290us。 2. 浮点数最大正数值精度考虑规格化和表示方式后得出的结果是10^-11。 3. 2-4-6扩展编码的码长特性：最短长度为2位，最长长度为4位；最多可以编码出46个不同的代码值。 4. 处理机存储空间计算公式：考虑指令字长、操作数长度、指令数量和访问次数等因素后得到的结果是30+(2*35I)R。 5. 流水线吞吐率下降的分析，考虑到转移指令比例及成功概率的影响因素之后得出结论为52%。 这些题目涵盖了计算机系统结构中的关键概念，包括但不限于处理器设计、虚拟内存管理机制、中断处理流程、数据通信技术以及存储器管理和浮点运算等多方面内容。通过解答这些问题可以加深对相关知识点的理解和记忆，在复习时非常有帮助。