《计算机组成原理》复习题1

【计算机组成原理】复习知识点： 1. **流水线相关**：流水线技术是现代计算机处理器设计中的关键概念，旨在提高处理速度。相关性是流水线中的一种问题，它分为三种类型： - **结构相关**：当多个指令需要使用同一硬件资源时发生，例如多个指令同时尝试写入同一个寄存器。 - **数据相关**：当一条指令的结果被后续指令使用时，如果结果不能及时提供，就会造成数据相关，如前一条指令的计算结果尚未完成，后一条指令就需要使用这个结果。 - **控制相关**：由于分支指令或跳转指令导致的控制流改变，使得流水线的顺序执行受到影响。 2. **五段流水线**：经典的五段流水线结构包括： - **取指令（IF）**：从内存中取出指令到指令寄存器。 - **译码（ID）**：解析指令，确定操作类型和操作数。 - **执行（EXE）**：执行指令所指定的操作，如算术逻辑运算。 - **访存（MEM）**：如果指令涉及内存操作，此阶段会读取或写入内存。 - **写回（WB）**：将执行结果写回到寄存器或者内存。 3. **程序局部性原理**：程序在执行过程中往往表现出时间和空间上的局部性。 - **时间局部性**：如果一个数据被访问，那么接下来的一段时间内，该数据很可能再次被访问。 - **空间局部性**：如果一个位置的数据被访问，那么附近位置的数据也可能会被访问。 4. **I/O 通道**：I/O 设备与处理器之间交互的接口类型。 - **字节多路通道**：允许多个设备共享一组数据线进行数据传输。 - **选择通道**：每次只服务一个设备，通过选择信号来切换。 - **数组多路通道**：同时服务多个设备，每个设备有自己的数据通路。 5. **Cache 缺失**：当主存中的数据不在 Cache 中时发生的事件。 - **必然缺失**：首次访问某个数据时，必定会发生。 - **容量缺失**：Cache 已满，新数据无法替换旧数据。 - **冲突缺失**：由于映射策略导致的，尽管 Cache 未满，但数据不能映射到现有空闲位置。 - **无效缺失**：数据在 Cache 中，但已经失效。 6. **16 位 THINPAD**：这是一款16位的教学计算机，其编址方式、主存大小和通信接口等信息没有给出，通常需要根据具体规格来填充。 7. **页式存储**：虚拟内存管理的一种方式，通过页表进行虚实地址转换。 8. **ALU**：算术逻辑单元，由组合逻辑电路构成，负责执行基本的算术（加减乘除）和逻辑（AND、OR、NOT等）运算。 9. **Von Neumann 机**：基于冯·诺依曼架构的计算机，指令和数据存储在同一内存中，以二进制形式表示。 10. **五级流水线**：在 MIPS-16E 指令集的流水线执行中，没有转发电路时，需要插入气泡以避免数据相关。具体插入的气泡数量与指令序列有关。 11. **选择题**：涉及了 Von Neumann 结构的历史、布斯乘法、控制冲突解决方法、中断响应流程、USB 总线特性、中断处理、MIPS 访存、指令和数据区分、Cache 命中率、中断优先级和屏蔽字、RISC 特点、内存组织和微操作概念等。 12. **Cache 与 TLB**：TLB（翻译查找缓冲器）用于加速虚实地址转换，不同于 Cache 存储数据，但当 TLB 缺失时，可能通过 Cache 查找页表内容。 这些知识点覆盖了计算机体系结构的基础，包括流水线、内存管理、I/O 交互、数据存储和处理，以及指令系统等方面。理解和掌握这些内容对于深入学习计算机组成原理至关重要。