《计算机系统结构》期末考试复习题涵盖了计算机系统设计的基本概念和关键术语,这些知识点对于理解和掌握计算机硬件与软件之间的交互至关重要。以下将详细解析部分题目和相关知识点:
1. 计算机系统设计的主要方法包括由上往下的设计(top-down)、由下往上的设计(bottom-up)以及从中间开始(middle-out)。这三种方法分别代表了从高层次抽象到低层次实现、从底层组件构建到整体系统、以及同时考虑高低层的设计思路。
2. Flynn分类法将计算机系统结构分为四种类型:单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数据流(SIMD)、多指令流单数据流(MISD)和多指令流多数据流(MIMD)。这种分类基于指令处理和数据处理的并发性。
3. 堆栈型、累加器型和通用寄存器型机器是CPU中操作数存储单元的不同类型,它们分别对应不同的运算处理方式。
4. 虚拟机是软件模拟的计算机系统,它可以由硬件、固件或者两者的组合来实现。系列机是同一制造商生产的具有相同体系结构但配置不同的计算机,而兼容机则是不同制造商生产的具有相同体系结构的计算机。
5. 流水线技术是一种提升处理器效率的方法,通过将任务分解为多个阶段并行执行。单功能流水线和多功能流水线分别指只能执行固定功能和能执行多种功能的流水线。顺序流水线和乱序流水线(无序、错序、异步流水线)则涉及流水线中任务输出顺序的控制。
6. 吞吐率衡量的是流水线在单位时间内完成的任务数量,而指令的动态调度和静态调度分别是硬件和编译器层面优化指令执行顺序以提高性能的方法。超标量和超流水技术则用于提高处理器的指令处理能力,前者通过多指令流出,后者通过在单个时钟周期内处理多条指令。
7. 多级存储层次包括高速缓存(Cache)、主存和辅助存储器等,它们按照速度和容量形成层次,以平衡性能和成本。写直达法和写回法是两种管理Cache与主存之间数据同步的策略。
8. 集中式共享多处理机(SMP)和分布式共享多处理机是并行计算中常见的架构形式,前者所有处理器共享同一物理内存,后者则通过网络连接各个处理机的本地存储器实现共享。
9. 多Cache一致性问题在多处理器系统中尤其重要,写作废协议和写更新协议是保证多处理器Cache中数据一致性的两种常见方法。
10. 机群系统是一种由多台独立计算机组成的并行计算平台,通过网络连接协同工作,提供高性价比的计算能力。
这些知识点构成了计算机系统结构的基础,对于学习者来说,理解和掌握这些概念对于解决实际问题和设计高效计算机系统至关重要。在准备期末考试时,考生应深入理解这些概念,掌握其应用场景,并能够灵活应用到实际问题中。