计算机组织与结构：性能设计 william stalling 东南大学信息学院 期末试卷 13-14-2 - 答案.pdf

根据提供的文档内容，以下是在文档、和【部分内容】中提取出的知识点： 一、计算机组织与结构的基本概念： 1. 指令流水线（instruction pipelining）的原理：处理器通过将指令周期分解为多个顺序执行的阶段来加速指令的执行。指令像流水线上的装配线一样通过这些阶段，使得每个阶段可以同时对不同的指令进行工作。 2. 超标量处理器（superscalar processor）的运作：超标的量处理器通常会一次性取出多条指令，然后尝试找出这些指令中相互独立的部分，从而可以并行地执行。 3. 控制单元（control unit）的作用：控制单元生成的控制信号负责逻辑门的开闭，使得数据能够在寄存器之间传输，并驱动算术逻辑单元（ALU）的操作。 4. 高速缓存（cache memory）的目的：设计高速缓存是为了提供接近最快内存速度的内存响应，同时通过使用价格较低的半导体内存类型来提供较大的存储容量。 二、填空题相关概念： 1. RISC（Reduced Instruction Set Computer，简化指令集计算机）的概念：RISC是计算机架构的一种类型，它的指令集较为简单和精简，以便于实现流水线技术。 2. CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）的概念：CISC是另一种计算机架构，其特点是拥有较为复杂和丰富的指令集。 3. 中缀表达式和逆波兰表达式（Reverse Polish notation, RPN）之间的关系：逆波兰表达式是一种不需要使用括号来表示操作符优先级的数学表达式形式。 三、计算机架构的深入知识： 1. 分支预测器（branch predictor）的作用：在现代流水线微处理器架构中，分支预测器是一个关键组件，它尝试预测如“if-then-else”结构的分支指令将会执行哪个方向。分支预测器的作用是改进指令流水线中的流程，提升执行效率。 2. 计算机寄存器和寄存器窗口（register window）的概念：计算机中寄存器被用来存储数据和指令的临时结果。寄存器窗口是一种特定的架构设计，通过组织寄存器为多个窗口，每个窗口都有一组参数寄存器、局部寄存器和临时寄存器，以支持程序的调用和返回操作。 综合以上内容，文档中的知识涉及到计算机组织与结构的基本原理，包括流水线技术、RISC和CISC架构、控制单元的工作原理、高速缓存的设计目标，以及在高级计算机架构中对于分支预测器和寄存器窗口概念的应用。这些知识点是计算机科学专业的基础，尤其在计算机组成原理、微处理器设计和性能优化等领域具有重要的应用价值。