系统结构期末复习(第一章)

mac2025-01-06  14

一. 计算机系统的基本概念:

1. 第一种说法:计算机系统由运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备五个部件组成。

2. 第二种说法:由硬件和软件组成。

3. 第三种说法:由人员,数据,设备,程序,规程五部分组成。

 

二. 计算机系统的功能和结构:

1. 基于对语言广义的理解,可以把计算机系统看成是由多级虚拟计算机组成的。从内向外,层层嵌套,形成洋葱式的功能模型。

2. 计算机系统结构的定义:计算机系统机构是从程序设计者所看到的计算机的属性,即概念性结构和功能特性。所谓系统结构,是指计算机系统中对各级之间界面的定义及其上下级的功能分配。各级之间存在透明性,所谓透明性,一是指确实存在,而是指无法监测和设置。

3. 计算机组成与实现:

a. 计算机组成指计算机系统结构的逻辑实现,它着眼于机器级内各时间的时序方式与控制机构,各部件功能及相互联系。(P12)

b. 计算机实现是指计算机组成的物理实现,包括处理机,主存等部件的物理结构,芯片的集成度和速度。

4. 计算机系统结构,组成,实现三者的关系:

计算机系统结构,组成和实现是三个不同的概念,系统结构是计算机系统的软硬件界面;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。

5. 系列机概念指的是先设计好一种系统结构,而后就按照这种系统结构设计它的系统软件,按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法,并按照速度,价格等不同要求,分别提供不同速度,不同配置的各档机器。

6. 软件兼容有向上兼容和向下兼容。向上意思是说低档机器的目标程序不加修改就可以运行于高档机器,向下兼容指的是高档机器的目标程序不加修改可以运行于低档机器,一般不使用向下兼容模式。

 

三. 计算机系统设计的方法

1. 软硬件取舍的基本原则:P(15)

2. 计算机系统结构设计的定量原则:Amdahl定律(掌握计算)P(16)

 

3. 程序访问的局部性原理:在一个时间片内,90%的时间去执行10%的程序代码,即大部分时间是访问程序的局部空间,程序访问的局部性原理是构建存储体系和建立cache的理论基础。

4. 计算机系统的设计任务:

a. 确定用户对计算机系统的功能,价格和性能要求。

b. 软硬件平衡。

c. 系统结构设计应该符合今后发展的方向。

5. 计算机系统的设计步骤:

a. 由上往下,由下往上,由中间开始。

四. 计算机系统结构分类

1. SISD系统结构:串行计算机

2. SIMD系统结构:并行计算机

 

 

一. 透明性概念

确实存在,但是无法监测和设置。简单来说,需要知道的就是不透明的,不需要知道的就是透明的。比如说对于汇编语言而言,指令缓冲寄存器它不需要知道,主存地址寄存器不需要知道,条件码寄存器需要知道。

 

二. 计算机系统结构,组成,实现(三个概念合起来考)(可能是简答题)

计算机系统结构是从程序设计者的角度所看到的计算机的属性,即概念结构和功能特性。所以计算机系统结构是指对机器语言计算机的软硬件功能分配和对界面的定义。

而计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现,实现是计算机组成的物理实现。例如:指令系统功能的确定属于系统结构,而指令的实现,如取值,取操作数,运算,送结果等具体操作及其时序属于组成,而实现这些功能的的具体电路,器件设计及装配技术等属于实现。

 

三. 系列机,软件兼容,模拟与仿真合起来考。

系列机指的是先设计好一种系统结构,而后按照这种系统结构设计它的软件系统,按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法,并按照速度,价格等不同要求,分别提供不同价格,不同配置的各档机器。

所以实际上系列机拥有相同的系统结构。

软件的前后兼容指按照系列机投放市场先后,实现软件兼容,一般是向后兼容。向后兼容也是系列机的根本特征。

如果不兼容,就要利用模拟与仿真来实现。

模拟就是用机器语言程序解释实现程序移植的方法

仿真是用微程序直接解释另一种机器的指令系统。

仿真与模拟的主要区别就在于解释用的语言。仿真是用微程序解释,其解释程序在微程序存储器,模拟是用机器语言程序解释,其解释程序在主存储器。

 

四. 定量原则(Amdahl):(P16)

 

五. 提高软件比例可以提高灵活性。

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