自考计算机系统结构2014

简述通道的3种类型各适合连接什么类型设备，说明各种类型通道在满负荷时的实际流量与所连接设备的关系。

（1）字节多里通道适合于连接大量的字符类低速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在设备个设备的流量之和

（2）数据多路通道适合于连接高速设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中，流量最大的那个。

（3）选择通道适合于连接高优先级的高速设备，满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所在各设备中流量大的哪个。

简述并行性从计算机系统处理数据的角度划分的四个等级，并各举一例。

位串字串，只能同时处理一个字的一位，无并行性。位串行计算机

位并字串，同时可处理一个字的所有位。简单并行的单处理机。

位片串字并、同时处理多个字的同一位，相联处理机STARAN,MPP

全并行，同时处理多个字的全部或部分位组，全并行阵列机ILLIAC-IV

简述透明性概念，说明下列哪些对于计算机系统结构是透明的。

浮点数据表示；字符串运算指令；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；访问方式保护；数据总线宽度；Cache存储器；存储器的最小编址单位；存储器的模M交叉存取，串行、重叠还是流水控制方式。

透明性：客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称为这些事物和属性对它是透明。

对于计算机系统结构透明的有：数据总线宽度；阵列运算部件；通道是采用结合型还是独立型；Cache存储器；存储器的模M交叉存取，串行、重叠还是流水控制方式。

简述数据表示和数据结构之间的关系及引入高级数据表示的基本原则。

（1）数据表示反映了各种数据元素或信息单元之间的结构关系，数据结构要通过软件映像变换成机器所具有的的各种数据表示来实现。不同的数据表示可为数据结构实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性上不同。

数据结构和数据表示是软件和硬件的交界面。

（2）引入高级数据表示的基本原则：看系统效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否显著减少；引入这种数据表示的通用性和利用率是否提高

简述实现指令的重叠解释必须在计算机组成上满足的要求。

（1）要解决访存冲突。解决取指和分析中取操作数的访存冲突。

（2）要解决分析和执行操作的并行。硬件上应有独立的指令分析部件和指令执行部件

（3）要解决分析与执行操作控制上的同步，在硬件上解决控制上的上同步。

简述器件的发展对系统结构和组成影响。

（1）器件集成度提高，使器件的速度迅速提高，机器主频和速度也有数量级的提高。

（2）器件可靠性有数量级的提高、保证流水技术的实现。

（3）高速、廉价的半导体存储器的出现，使解题速度得以迅速提供的高速缓存冲存储器和虚拟存储器的概念真正实现。

（4）现场型PROM器件，使为程序技术得以实现。

（5）高速相联存储器的实现，促进相联处理机这种结构的发展，推动向量机、数组机和数据库机的发展。

简述设计RISE结构的重叠寄存器窗口技术。

（1）为减少访存，尽量让指令的操作在寄存器间进行，以提高执行速度，缩短指令周期，简化寻址方式和指令格式。

（2）减少过程调用中为保存主调过程现场，建立被调过程新现场，以及返回时恢复主调过程现场所需的辅助操作。

（3）为了能更简单直接地实现过程间的参数，让每个过程使用一个有限量的寄存器，并让各个过程的寄存器窗口部分重叠。

23．简述专用总线的概念并说明专用总线的优点和缺点。

（1）只连接一对物理部件的总线称为专用总线

（2）优点：多个部件可同时收发信息，系统流量高，通讯时不用指明源和目的，控制简单。任何总线失效只影响连接在该总线上的两个部件，系统可靠性高

（3）缺点：总线数多，成本高，专用总线的时间利用率低。

简述归约机的特点。

（1）归约机应当是面向函数式语言的机器

（2）具有大容量物理存储器并采用大虚拟存储器，具备高效的动态存储分配和管理的软硬件支持。

（3）处理部分应当是一种有多个处理器或多个处理机并行的结构形式。

（4）采用适合于函数式程序运行的多处理器互连的结构，最好采用树形方式的互连结构或多层次符合的互联结构形式。

（5）尽量把运行进程的结点机安排成紧靠该进程所需用的数据，并使运行时需相互通信的进程所占用的处理机也靠近。

（6）使各处理机负荷平衡。

简述阵列机与流水线处理机相比的特点。

（1）阵列处理机利用的是资源重复，而不是时间重叠

（2）利用并行性中的同时性，而不是并发性

（3）设备利用率可能没有多个单功能流水线高，硬件价格下降及系统架构改进才能有高的性价比。

（4）阵列机提高速度主要靠增大处理单元数。

（5）阵列机是用简单规整的互连网络来确定处理单元间的连接。

（6）机间互连比固定结构的单功能流水线灵活，专用性强，其结构和采用的并行算法紧密联系。

采用组相联映像、LRU替换算法的Cache存储器，发现等效访问速度不高，为此建议：

    (1)增大主存容量；

    (2)增大Cache中的块数(块的大小不变)；

    (3)提高Cache器件本身的访问速度。

    试问分别采用上述措施后，对等效访问速度可能会有什么样的变化，变化趋势如何?

（1）对命中率基本不影响。虽然增大主存容量可能回事主存周期有多增大，如果命中率已很高时，这种主存周期的增大，对等效存储周期的增大不会有明显的影响。

（2）则Cache容量增大；由于LRU替换算法是堆栈型算法，因此将使命中率上升，而使等效存储周期缩短。等效存储周期缩短的情况跟命中率有关。命中率如果迅速提高，则等效存储周期明显缩短。如果命中率提高不多，则等效存储周缩短不会明显。

（3）只有当命中率已很高时，才会是等效存储周期缩短。如果命中率较低时，对较小等效存储周期的作用不明显。

简述软件兼容的定义及系列机对软件兼容的要求。

机器语言程序及编译程序都能不加修改地通过于系列内各档机器，则称各档机器是软件兼容。

软件兼容包向下（上）兼容和向后（前）兼容

同一系列内的机器一般应做到向上兼容。

系列机软件必须保证向后兼容，力争向前兼容。

简述CISC存在的问题。

指令系统庞大，一般在2百条以上。

由于许多指令的操作繁杂，执行速度低。

由于指令系统庞大，使高级语言编译程序选择目标指令的范围太大，难以优化生成高效机器语言程序，编译程序也太长，太复杂。

由于指令系统庞大，各种指令的使用频度都不会太高，且差别很大，其中相当一部分指令的利用率很低，增加机器设计人员的负担，降低系统性价比。

简述集中式独立请求方式的总线分配过程。

部件送总线请求信号到总线控制器，总线空闲，总线控制器可根据某种算法对同时送来的多个请求进行仲裁，确定哪个部件可以使用总线；通过相应 总线准许 线送回准许信号到该部件，清除其请求；建立总线已被分配 ，该部件获得总线使用权，总线分配过程结束。

简述任务粒度的大小对多处理机性能和效率的影响。

任务粒度过大，并行度低，性能不会太高；任务粒度过小，辅助开销大，系统效率低；要合理选择任务粒度大小，并使其尽可能均匀；还要采取措施减少辅助开销，以保证系统心梗随处理机数目的增大能有较大提高

简述软、硬件功能分配比例对计算机系统性能的影响。

提高硬件功能的比例可提高解题速度，减少程序所需的存储空间，但会增加硬件成本、降低硬件利用率，降低计算机系统的灵活性和适应性。

提高软件功能的比列可降低成本，提高系统的灵活性、适应性。单解题速度会下降，软件设计费用和所需的存储器用量增加。

简述对中断分类的根据和分类的目的。

分类根据：把中断源性质相近，中断处理过程类似的归为一类；

分类目的：减少中断处理程序的入口，每一类给一个中断服务程序总入口，再由软件分支转入相应的中断处理部分，可以减少中断服务程序入口地址形成的硬件数量。

简述指令重叠解释的概念及实现重叠解释必须满足的要求。

指令的重叠解释是在解释K条指令的操作完成前，就可以开始解释第k+1条指令。

实现重叠解释必须满足的要求：1）解决主存的冲突；解决分析和执行操作的并行；解决分析与执行操作控制上的同步，解决指令间各种相关的处理。

简述数据流计算机存在的问题。

如果题目数据相关性很强，并行性成分不多，就会是效率比传统的Neummann型机低。

给数据建立、识别、处理标记、需要花费较多的辅助开销和交啊的存储空间；

数据流计算机不保存数组；

变量代表数组；程序员无法控制存储分配；

互连网络设计困难lI/O系统不够完善；

没有程序计数器，诊断和维护困难；

简述指令字格式优化的措施。

采用扩展操作码，并根据指令的频度分布状况选择合适的编码方式，以缩短操作码的平均码长。

采用多种寻址方式，以缩短地址码的长度，并在有限的地址长度内提供更多的地址信息。

采用0.1.2.3.等多种地址制，以增强指令的功能；

在同种地址制内再采用多种地址形式，让每种地址字段可以有多种长度，且让长操作码与短操作码进行组配

在维持指令字在存储器中按整数边界存储的前提下，使用多种不同的指令字长度。

简述引入数据表示的原则。

看系统的效率是否有显著提高，包括实现时间和存储空间是否有显著减少，实现时间是否减少又主要看主存和处理机之间传递的信息量是否减少。

看引入这种数据表示后，其通用性和利用率是否提高；如果只对某种数据结构的实现效率高，而对其他数据结构的实现效率低，或应用较少。将导致性价比下降。

简述数组多路通道的数据传送方式。

数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才能释放总线；通道再去选择下一台设备，再传送该设备的K个字节。以成组方式轮流交叉地为多台高速设备服务；某台设备要传送N个字节，就需要先后经过 [N/K]次申请使用通道总线才行

简述机群系统相对于传统的并行处理系统的优点。

系统有高的性能价格比；开发周期短；扩展性好资源利用率高，用户投资风险小；用户编程方便；

简述SIMD系统的互连网络的设计目标。

结构不能过于复杂，以降低成本；

互连要灵活，以满足算法和应用的需要

处理单元间信息交换所需传送步数尽可能少，以提高速度性能；

能用规整单一的基本构件组合而成，或经多次通过或经多级连接来实现复杂的互连，是模块性好，以便于用VLSL实现并满足系统的扩充性；

简述模拟和仿真的区别。

模拟和仿真的主要区别在于解释用的语言；仿真用的微程序解释，其解释程序存储于控制存储器中；

模拟用的机器语言程序解释，其解释程序存储于主存中。

简述标志符数据表示的主要优点。

简化指令系统，程序设计和编译程序；便于实现一致性校验；能由硬件自动变换数据类型；支持数据库系统的实现与数据类型无关的要求；为软件调试和应用软件开发提供支持；

简述总线独立请求控制方式的优点和缺点。

优点：总线分配速度快，所有部件的总线请求同时送到总线控制器，不用查询，控制器可以使用程序可控的预定方式、自适应方式、循环方式或他们混合方式灵活确定下一个使用总线部件。能方便地隔离失效部件的请求。

缺点、；控制线数量过大，为控制N个设备必须有2N+1个控制线，总线控制器复杂。

简述Cache存储器地址映像、地址变换的概念以及映像规则的选择要求。

地址映像就是将每个主存块按照某种规则转入Cache中；地址变换就是每次访问Cache时怎样将主存地址变换成Cache地址；映像规则的选择要求：除了看所用的地址映像和变换硬件是否速度高、价格低和实现方便外，还要看块冲突概率是否低；Cache空间利用率是否高。

简述系列机思想对计算机发展的意义。

采用系列机可以较好地解决软件设计环境要求相对稳定和硬件 器件 组成等技术飞速发展的矛盾；

软件可以丰富积累；器件、硬件和组成又能不断更新；使之短期内应能提供性能更好、价格更便宜的新机器，有力地促进计算机的发展；

简述设计RISC的基本原则。

确定指令系统时，只选择使用频度较高的那些指令，在增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其功能的指令；

减少指令系统所用寻址方式种类；让所有指令都在一个机器周期内完成；扩大通用寄存器；

大多数指令用硬联控制实现，少数指令用微程序实现；

通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。

简述串行链接总线控制方式的优点。

选择算法简单；用于解决总线控制分配的控制线数少，只需3根，且不取决于部件的数量；

部件的增减容易，只需简单地把它连到总线上或从总线去掉即可；

可扩展性好；由于逻辑简单，容易通过重复设置提高可靠性；

简述多处理机与阵列机在并行等级、硬件、算法和系统管理上的区别。

并行等级不同，阵列机主要针对向量数组，实现向量指令操作级的并行是开发并行中的同时性；

多处理机实现的是作业或任务间的并行。是开发并行中的并发性；

硬件结构上多处理机中多个处理机要用多个指令部件控制，通过共享主存或机间互连网络实现异步通信；

在算法上，不限于向量、数组、还要挖掘和实现更多通用算法中隐含的并行性。

在系统管理上，要更多地依靠操作系统等软件手段，有效地解决资源分析和管理，特别是任务分配 处理机调度、进程的同步和通信等问题；

简述控制驱动的控制流方式和数据驱动的数据流方式的特点。

特点；通过访问共享存储单元让数据在指令间传递，指令执行的是顺序隐含与控制流中，但却可显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理；指令执行的顺序受程序计数器控制。

特点：没有通常的共享变量的概念，指令执行顺序只受指令中数据相关性的制约，数据是以数据令牌方式直接在指令之间传递。

根据CPU访问存储器数据情况，论述存储体系构成的主要依据。

当CPU要用到某个地址的内容时，希望它已在速度最快的存储器中，要求能预知未来被访问信息的地址；

预知的可能性是基于计算机程序具有局部性；程序的局部性包括时间上的局部性和空间上的局部性；前者指最近的未来要使用的信息很可能现在正在使用的信息，后者是指最近未来要用的信息与现在正在使用的信息在程序空间上是邻近的

程序的局部性使得最高层次的存储器不存入整个程序，只需将近期用过的块或页存入；

预知的准确性是存储层次设计好坏的主要标志，预知的准确性很大程度上取决于所用的算法和地址变换方式。

程序的局部性是最高层的存储器命中率提高，这是存储层次构成的主要依据。

简述计算机功能分别用硬件实现和软件实现的优点和缺点。

硬件实现速度快，性能好；但是灵活性适应性差；

软件实现设计、修改容易；灵活适应性好；速度、性能低

简述数据描述符和标志符的差别。

标志符是和每个数据相连的，合存在一个存储单元中；描述单个数据的类型特征

描述符是与数据分开存放，用于描述所要访问的数据是整块的还是单个的，访问该数据块或数据元素所要的地址以及其他信息等。

简述面向高级语言的优化实现改进CISC指令系统的途径。

通过对源程序中各种高级语言语句的使用频度进行统计来分析改进；

如何面向编译，优化代码生成来改进

改进指令系统，使它与各种语言间的语义差距都有同等的缩小；

采用让计算机具有分别面向各种高级语言的多种指令系统、多种系统结构的面向问题动态自寻优的计算机系统；

发展高级语言计算机。

简述中断系统的主要功能和要求。

中断系统的主要功能包括：中断请求的保护和清除 优先级确定、中断断点及现场的保护、对中断请求的分析和处理以及中断返回。

中断系统的要求：高的中断响应速度；中断处理的灵活性。

简述软件移植中采用系列机途径的办法及优点。

方法：在软硬件界面上设定好一种系统结构，软件设计者按照设计软件，硬件设计者根据机器速度、性能、价格不同，选择不同的器件、硬件、和组成 实现技术，研制并提供不同档次的机器。

优点： 较好的解决了软件环境要求相对稳定和硬件、器件技术迅速发展的矛盾；软件环境相对稳定就可不断积累 丰富 完善软件，让软件产量 质量不断提高，同时又能不断采用新机器和硬件技术，使在短期内提供新的 性能不断提高的机器。

简述堆栈计算机的概念及其特点。

有堆栈数据表示的机器称为堆栈机器；

有高速寄存器组成的硬件堆栈，使堆栈的访问速度是寄存器的，容量是主存的

丰富的堆栈指令，直接对堆栈中的数据进行各种运算

有力地支持高级语言程序的编译‘

有力支持子程序的嵌套和递归调用’

简述集中式串行链接方式总线的分配过程。

所有部件都经公共的 总线请求 线  向总线控制器发出要求使用总线的申请

只有当 总先忙 信号未建立，送出 总线可用 信息 ，串行送往各个部件

未发 总线请求 信号部件将 总线可用 信号继续传给下一个部件

发过 总线请求信号的部件 停止发送 总线可用 信号

该部件建立 总线忙 信号并去除 总线请求 信号 ，获得总线的使用权 此次总线分配结束。

简述多处理机主从型操作系统的优缺点。

优点：结构比较简单；整个管理程序只在一个处理机上运行，一般都不必是可再入的，只有一个处理机访问执行表，简化管理控制的实现；

缺点：对主处理机的可靠性要求较高，整个系统显得不灵活；如果主处理机负荷过重，影响整个系统性能。

简述软、硬件取舍的基本原则。 

应考虑在现有硬件、器件的条件下，系统要有高的性能价格比，主要从实现费用、速度和其它性能要求来综合考虑；要考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使之尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用；不能仅从硬件角度考虑如何便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的进展，还要从软件的角度把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言的设计提供更多，更多的硬件支持放在首位；

简述系列机思想对计算机发展的意义和系列机软件兼容的要求。

系列机可以较好地解决软件设计环境要求相对硬件 器件 组成等技术在迅速发展的矛盾；软件可以丰富积累，使软件产量 质量不断提高；器件、器件 和组成又能不断更新，使之短期内就能提供出性能良好、价格更便宜的新机器，有力地促进计算机的发展；系列机软件兼容的基本要求是必须保证实现软件的向后兼容，力争到向上兼容。

 简述编译程序设计者要求指令系统应具有的特性。

规整性，对相似的操作相同的规定。

对称性，对称性操作的定义相同，便于编译

独立性和全能性。有多种程序选择实现同一种功能，应限定操作只能有一种选择方式；

正交性。指令中各个不同含义的字段，在编码时互不相关，相互独立

可组合性，让指令系统所以操作对各种寻址方式和数据类型都适应。

扩充性。要留有一定数量的冗余操作码，以便以后扩充新指令

简述更新主存内容的写回法和写直达法的基本原理。

写回法“在CPU执行写操作时，信息写入Cache,仅当需要替换时，才将改写过的Cache快先写回主存，然后调入新块”；写直达法  利用Cache存储器在处理机和主存之间的直接通路，每当处理机写入Cache的同时，也通过这通道写入主存。

简述设计RISC的基本原则。

确定指令系统时，只选择使用频度较高的那些指令，在增加少量能有效支持操作系统、高级语言实现及其功能的指令；

减少指令系统所用寻址方式种类；让所有指令都在一个机器周期内完成；扩大通用寄存器；

大多数指令用硬联控制实现，少数指令用微程序实现；

通过精简指令和优化设计编译程序，简单有效地支持高级语言的实现。

简述数组多路通道的数据传送方式原理。

1）数组多路通道适合于连接多台磁盘等高速设备

2）数组多路通道在每选择好一台设备后，要连续传送完固定K个字节的成组数据后，才释放总线。

3）释放总线后，通道再去选择下一台设备，再传送该设备K个字节

4）以成组方式轮流交叉地为多台高速设备服务

5）某台设备想要传送n个字节，就需要先后经【n/K】次申请总线

简述总线控制的集中式独立请求方式的优点和缺点。

优点：总线分配速度快。所有部件的总线请求同时送到总线控制器，不用查询。控制器可以使用程序可控的预定方式、自适应方式、循环方式或它们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件。能方便地隔离失效的部件请求

缺点：控制线数量过大。为控制N个设备必须有2N+1根控制线，且总线控制器要复杂很多。

简述提高模m值,影响主存实际频宽的因素及结果。

1）对模m交叉，若都是顺序取指，效率可提高到m倍

2）一旦出现转移，效率会下降，转移频率越高，并行主存系统效率下降越大

3）数据的顺序性比指令要差，实际的频宽带可能要低一些。

4）工程实际上由于模m越大，存储器数据总线越长，总线上并联的负载越重，有时还不得不增加门的级数，会使传输延迟增加

5）因此提高模m值能提高主存系统的最大频宽，但主存的实际频宽并不随m值增大而线性提高，实际效率并不像所希望的那么高

简述提高计算机系统并行性技术的三个途径

解：1）时间重叠是在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分以加快硬件的周转来赢得速度2）资源重复是并行性概念引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能3）资源共享是用软件方法。让多个用户按一定的时间顺序轮流使用同一套资源来提高资源利用率从而提高系统性能

简述紧耦合多处理机中解决Cache一致性的办法

解：多Cache一致性问题的解决方法主要有1）解决进程迁移引起的多Cache不一致，可以通过禁止进程迁移的方法予以解决，也可以在进程挂起时，靠硬件方法将Cache中该进程改写过的信息块强制写回主存相应位置2）以硬件为基础实现多Cache的一致性，主要有监视Cache协议法，既各个处理机中的Cache控制器随时都在监视着其他的Cache的行动。另外是目录表法，建立一个目录表，记录每一个数据块的使用情况3）以软件为基础实现多Cache的一致性，例如依靠编译程序的分析，不把一些公用的可写数据存入Cache中

简述Cache全全相联映像的概念及其优缺点

解：概念：Cache全相联映像是主存中任意一块都可映像装入Cache中的任意一块位置的地址映像。

优点：块冲突率低，只有当Cache全部装满才可能出现冲突，Cache的空间利用率最高。

缺点：要构成荣年为2ncb项的相联存储器的代价太大，Cache容量很大时，其查表的速度很难提高。

简述IBM360/91解决流水控制的途径

解：IBM360/91解决流水控制的途径：1）在各个寄存器中设置忙位来判断是否相关。当寄存器正在使用时置该寄存器的忙位标志位 1，当寄存器被释放，其忙位标志清为0，访问寄存器时先看忙位标志如果为 1 表示相关。2）设置多条流水线让他们并行工作，同时在分布于各流水线的入、出端上分别设置若干保护站来缓存存放信息，一旦相关采用异步方式流动。3）通过分布设置的站号来控制相关专用通路的连接4）相关专用通路采用总线方式，相关后通过更改站号来实现不同相关专用链路的连接。

简述脉动阵列结构计算机特点

解：脉动阵列结构计算机具有以下特点：1）结构简单、规整，模块化强，可扩充性好，非常适合用超大规模集成电路实现。2）处理单元PE间数据通信距离短、规则，数据流和控制流的设计、同步控制等均简单规整。3）脉动阵列中所有PE能同时运算，具有极高的计算并行性，可通过流水获得很高的运算效率和吞吐率4）脉动阵列结构的构型与特定计算机任务和算法密切相关，具有某种专用性。

简述总线控制的三种方式及各需要增加用于总线控制的控制线根数

串行连接：所有部件都经公共的“总线请求”线想总线控制器发出请求使用总线的申请。需要3根控制线；

定时查询：总线上每个部件通过“总线请求”线发出请求，若总线处于空闲“总线忙”信号未建立，则总线控制器收到请求后，让计数器开始计数，定时查询各部件以确定是谁发出的请求。需要2+log2N控制线。

独立请求：共享总线的每个部件各自有一对“总线请求”和“总线准许”线，需要2N+1根控制线

简述提出虚拟存储器的原因并根据存储映像算法的不同写出虚拟存储器主要的三种存储管理方式

虚拟存储器是因主存容量满足不了要求而提出来的；根据存储映像算法的不同，可以有多重不同的存储管理方式的虚拟存储器，其中有段式 页式 段页式三种方式

简述阵列处理机和流水线处理机的区别

（1）与流水线处理机相比，阵列处理机利用的是资源重复，而不是时间重叠；利用的是并行性中的同时性，而不是并发性。

（2）阵列处理机提高速度主要是靠增大处理单元数；比起向量流水处理机主要靠缩短时钟周期来提高速度的潜力要大的多。

（3）阵列处理机使用简单、规整的互连网络来确定处理单元间的连接。

（4）阵列处理机在机间互连比固定结构的单功能流水线灵活

简述设计RISC计算机的基本技术

（1）按照设计RISC的一般原则来设计（2）逻辑实现采用硬联和微程序相结合（3）在CPU中设置大量工作寄存器并采用重叠寄存器窗口

简述多处理机的概念并根据硬件构形不同写出多处理机的两种类型

多处理机是指两台以上的处理机，共享I/O子系统。机间经共享主存或高速通信网络通信，在同一操作系统控制下协同求解大而复杂的计算机系统。根据硬件构形不同，多处理机分为紧耦合和松耦合两种不同构形的处理机。

简述字节多路通道、数组多路通道、选择通道分别使用连接的设备及各通道的特点。

（1）字节多路通道使用与连接大量的字符类低速设备；传送一个字符的时间很短，但字符（字节）间的等待时间很长；

（2）数组多路通道适用于连接多台高速设备，设备的传送速率很高，但传送开始前的寻址辅助操作时间很长；

（3）选择通道适用于连接优先级高的高速设备，在数据传送期间内独占通道，只能执行一道通道程序。

简述虚拟存储器页面失效和实页冲突发生的原因及所确定替换算法的依据。

当处理机要用到的指令或数据不在主存中时，会发生页面失效；当主存已满且发生页面失效时，会发生实页冲突。

替换算法的确定主要看主存是否有高的命中率、是否便于实现和辅助软硬件成本是否低。

简述流水线机器全局性相关的概念及处理全局性相关的四种方法。

全局性相关指的是已进入流水线的转移指令和其后续的指令之间相关。处理全局性相关的四种方法：

使用猜测法；加快和提前形成条件码；采取延迟转移；加快短循环程序的处理；

简述多处理机与阵列处理机在指令流和并行等级的区别。

（1）指令流的区别；阵列处理机是单指令流；多处理机是多指令流。

（2）并行等级区别；阵列处理机主要针对向量、数组处理，实现向量指令操作级的并行，是开发并行性的同时性；多处理机实现的则是更高一级的作业或任务间的并行，是开发并行性的并发性。

简述实现软件移植的技术途径及其适用环境。

统一高级语言，适用于结构完全相同以至完全不同的机器之间的高级语言程序应用软件的移植。

采用系列机。适用于结构相同或相近的机器之间的汇编语言应用软件和部分系统软件的移植；

模拟和仿真，适用于结构不同的机器之间的机器语言程序的移植。

简述中断的概念、中断的分类依据及分类的目的。

中断概念：CPU终止正在执行的程序，转去处理随机提出的请求，待处理完毕后，再回到原先被打断的程序继续恢复执行的过程称为中断。

中断的分类依据：将中断源性质相近、中断处理过程类似的归为一类；

分类的目的：减少中断处理程序的入口，每一类给一个中断服务程序总入口，可以减少中断服务程序入口地址形成的硬件数量

简述中断分成优先级的原因及分级的方法。 

中断分成优先级的原因：各中断源是相互独立且随机发出的中断请求。当多个中断源同时发出中断请求时，CPU只能先响应和处理其中优先级相对高的中断请求。因此需要对中断源的响应和处理安排一个优先顺序。

分级方法：中断分类后，同一类内部各中断请求的优先次序一般由软件 或通道来管理。主要是对于不同类的中断要根据中断的性质 紧迫性 重要性及软件处理的方便性分成若干优先级，以便CPU可以有序地对这些中断请求进行相应和处理。

简述设计多处理机的目的。

通过多台处理机对多个作业、任务进行并执行来提高解题速度，从而提高系统整体性能；

使用冗余的多个处理机通过重新组织来提高系统的可靠性，适应性和可用性

简述超标量处理机与超流水处理机的区别。

超标量处理机是利用资源重复，设置多个执行部件寄存器堆端口

超流水处理机是着重开发时间并行，在公共的硬件上采用较短的时钟周期，深度流水来提高速度，需要使用高速的时钟机制来实现。

简述实现全排列网络的两种方法。

在多级互连网络的输出端设置锁存器，使数据在时间上顺序通行两次；将一个多级互连网络和它的逆网络串连接起来，合并掉中间完全重复的一级，得到总数为2log2-1的多级网络