第一篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)心得

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)心得

姓名：

班級： 學(xué)號：

在大四上學(xué)期課程中對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束，老師細(xì)心的講解，耐心的輔導(dǎo)，是我從中學(xué)到很多的知識。

從中我了解到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（Computer Architecture）也稱為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，它是由計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)外特性，內(nèi)特性，微外特性組成的。經(jīng)典的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的定義是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)中機(jī)器語言機(jī)器級的結(jié)構(gòu)，它是軟件和硬件固件的主要交界面，是由機(jī)器語言程序、匯編語言源程序和高級語言源程序翻譯生成的機(jī)器語言目標(biāo)程序能在機(jī)器上正確運(yùn)行所應(yīng)具有的界面結(jié)構(gòu)和功能。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是什么? 是一臺計(jì)算機(jī)的外表? 還是是指一臺計(jì)算機(jī)內(nèi)部 的一塊塊板卡安放結(jié)構(gòu)? 都不是，那么它是什么? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)的的機(jī)器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性。所謂外特性，就是計(jì)算機(jī)的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。用一個不恰當(dāng)?shù)谋扔饕?，比如動物吧，它的“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是指什么呢? 它的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，就相當(dāng)于動物的器官組成及其功能特性，如雞有胃，胃可以消化食物。至于雞的胃是什么形狀的、雞的胃部由什么組成就不是“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”研究的問題了。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只管到這一層。關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)，用“人”這種動物的不恰當(dāng)?shù)睦恿斜韺Ρ热缦?。?jì)算機(jī)系統(tǒng)，人，應(yīng)用語言級，為人民服務(wù)級，高級語言級，讀書、學(xué)習(xí)級，匯編語言級，語言、思維級，操作系統(tǒng)級，生理功能級，傳統(tǒng)機(jī)器級，人體器官級，微程序機(jī)器級，細(xì)胞組織級，電子線路級，分子級。傳統(tǒng)機(jī)器級以上的所有機(jī)器都稱為虛擬機(jī)，它們是由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。軟硬件的。功能在邏輯上是等價(jià)的，即絕大多部分硬件的功能都可用軟件來實(shí)現(xiàn)，反之亦然。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的外特性，一般應(yīng)包括以下幾個方面(這也就是我們要分章學(xué)習(xí)的幾個章節(jié))把這幾個方面弄清了，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也就基本明確了：(1)指令系統(tǒng)(2)數(shù)據(jù)指令(3)作數(shù)的尋址方式(4)寄存器的構(gòu)成定義(5)中斷機(jī)構(gòu)和例外條件(6)存儲體系和管理(7)I/O結(jié)構(gòu)(8)機(jī)器工作狀態(tài)定義和切換(9)信息保護(hù)。所以在以后的學(xué)習(xí)中常回頭想想這是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的哪一方面，這對把握全局有好處。這里提一下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特性，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)特性就是將那些外特性加以“邏輯實(shí)現(xiàn)”的基本屬性。所謂“邏輯實(shí)現(xiàn)”就是在邏輯上如何實(shí)現(xiàn)這種功能，比如“上帝”給雞設(shè)計(jì)了一個一定大小的胃，這個胃的功能是消化食物，這就是雞系統(tǒng)的某一外特性，那怎么消化呢，就要通過雞喙吃進(jìn)食物和砂石,再通過胃的蠕動、依靠砂石的研磨來消化食物，這里的吃和蠕動等操作就是內(nèi)特性。還有一個就是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，也就是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。它主要著眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)。拿上面的例子來說，這個胃由哪些組織組成幾條肌肉和神經(jīng)來促使它運(yùn)動就是“雞實(shí)現(xiàn)”。據(jù)此我們可以分清計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外特性、內(nèi)特性以及物理實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系。在所有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性中，指令系統(tǒng)的外特性是最關(guān)鍵的。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有時(shí)就簡稱為指令集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我們這門課注重學(xué)習(xí)的是計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的講，就是處在硬件和軟件之間介面的描述，也就是外特性。這些不恰當(dāng)?shù)谋扔髦皇菐椭斫?，不可?qiáng)求對應(yīng)，不然會有損科學(xué)的嚴(yán)密性。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類：按“流”分類的方法，這是Flynn教授提出的按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性概念進(jìn)行分類的方法。共有四大類，即：(S-single 單一的。I-instruction 指令 M-multiple 多倍的 D-data 數(shù)據(jù))。SISD 單指令流單數(shù)據(jù)流，傳統(tǒng)的單處理機(jī)屬于SISD計(jì)算機(jī)。SIMD 單指令流多數(shù)據(jù)流，并行處理機(jī)是SIMD計(jì)算機(jī)的典型代表。我國的YH-I型是此類計(jì)算機(jī)型。MISD 多指令流單數(shù)據(jù)流，實(shí)際上不存在，但也有學(xué)者認(rèn)為存在。MIMD 多指令流多數(shù)據(jù)流，包括了大多數(shù)多處理機(jī)及多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。我國的YH-II型計(jì)算機(jī)是這種類型的計(jì)算機(jī)。一般將標(biāo)量流水機(jī)視為SISD類型，把向量流水機(jī)視為SIMD類型。按“并行級”和“流水線”分類：這是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的三個子系統(tǒng)級別上按并行程度及流水線處理程度進(jìn)行分類的方法。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：1.只加速使用頻率高的部件，這是最重要也是最廣泛采用的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。因?yàn)榧涌焯幚眍l繁出現(xiàn)事件對系統(tǒng)的影響遠(yuǎn)比加速處理很少出現(xiàn)事件的影響要大。2.阿姆達(dá)爾(Amdahl)定律，這個定律就是一個公式。應(yīng)會運(yùn)用此公式做一些計(jì)算或分析，所以要記住并理解其意義。3.程序訪問的局部性規(guī)律。程序訪問的局部性主要反映在時(shí)間和空間局部性兩個方面，時(shí)間局部性是指程序中近期被訪問的信息項(xiàng)可能馬上將被再次訪問，空間局部性指那些在訪問地址上相鄰近的信息項(xiàng)很可能被一起訪問。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：存儲程序方式；指令串行執(zhí)行，并由控制器加以集中控制；單元定長的一維線性空間的存儲器；使用低級機(jī)器語言，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示；單處理機(jī)結(jié)構(gòu)，以運(yùn)算器為中心。改進(jìn)后的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)使其從原來的以運(yùn)算器為中心演變?yōu)橐源鎯ζ鳛橹行?。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，主要是通過各種并行處理手段高提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能。軟件、應(yīng)用和器件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響。軟件應(yīng)具有可兼容性，即可移植性。為了實(shí)現(xiàn)軟件的可移植性，可用以下方法： 模擬：用軟件方法在一臺現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)另一臺計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，這種用實(shí)際存在的機(jī)器語言解釋實(shí)現(xiàn)軟件移植的方法就是模擬。仿真：用A機(jī)(宿主機(jī))中的一段微程序來解釋實(shí)現(xiàn)B機(jī)(目標(biāo)機(jī))指令系統(tǒng)中每一條指令而實(shí)現(xiàn)B機(jī)指令系統(tǒng)的方法稱仿真，它是有部份硬件參與解釋過程的。一般將兩種方法混合作用，對于使用頻率高的指令用仿真方法，而對于頻率低而且難于仿真實(shí)現(xiàn)的指令使用模擬的方法加以實(shí)現(xiàn)。采用系列機(jī)的方法，可以這么說，系列機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是一致的，如我們使用的INTEL 的80X86微機(jī)系列及其兼容機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是一致的，當(dāng)然在發(fā)展過程中它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以得到了新的擴(kuò)充，比如原來的586機(jī)器不支持MMX多媒體擴(kuò)展指令集，但是后來的芯片中擴(kuò)充了這些指令，使指令系統(tǒng)集擴(kuò)大，但它們?nèi)允峭幌盗械臋C(jī)器。這種系列機(jī)的方法主要是為了軟件兼容。如上面的擴(kuò)展指令，將使得以后針對這些指令優(yōu)化的軟件不能在以前的機(jī)子上運(yùn)行(或不能發(fā)揮相應(yīng)功能)導(dǎo)致向前兼容性不佳。但重要的是保證做到向后兼容，也就是在按某個時(shí)期推到市場上的該檔機(jī)上編制的軟件能不加修改地在它之后投入市場的機(jī)器上運(yùn)行。在系列機(jī)上，軟件的可稱植性是通過各檔機(jī)器使用相同的高級語言、匯編語言和機(jī)器語言，但使用不同的微程序來實(shí)現(xiàn)的。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的高級語言。采用與機(jī)器型號無關(guān)的高級程序設(shè)計(jì)語言標(biāo)準(zhǔn)如FORTRAN、COBOL等，這種方法提供了在不同硬件平臺、不同操作系統(tǒng)之間的可移植性。開放系統(tǒng):是指一種獨(dú)立于廠商,且遵循有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)而建立的,具有系統(tǒng)可移植性、交互操作性，從而能允許用戶自主選擇具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)和多廠商產(chǎn)品渠道的系統(tǒng)集成技術(shù)的系統(tǒng)。應(yīng)用需求對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響，計(jì)算機(jī)應(yīng)用對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷提出的基本要求是高的運(yùn)算速度、大的存儲容量和大的I/O吞吐率。(我們要更快的主板CPU和內(nèi)存、我們要更大的硬盤我們要更大的顯示器更多的色彩更高的刷新頻率...這就是需求)計(jì)算機(jī)應(yīng)用從最初的科學(xué)計(jì)算向更高級的更復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，經(jīng)歷了從數(shù)據(jù)處理、信息處理、知識處理以及智能處理這四級逐步上升的階段。

器件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響，由于技術(shù)的進(jìn)步，器件的性能價(jià)格比迅速提高，芯片的功能越來越強(qiáng)，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能從較高的大型機(jī)向小型機(jī)乃至微機(jī)下移。綜上所述： 軟件是促使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的最重要的因素(沒有軟件，機(jī)器就不能運(yùn)行，所以為了能方便地使用現(xiàn)有軟件，就必須考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。軟件最重要)應(yīng)用需求是促使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的最根本的動力(機(jī)器是給人用的，我們追求更快更好，機(jī)器就要做得更快更好。所以需求最根本)器件是促使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展最活躍的因素(沒有器件就產(chǎn)不出電腦，器件的每一次升級就帶來計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程，首先對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概論了解，然后學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)表示，尋址方式與指令系統(tǒng)，存儲體系等知識節(jié)中的學(xué)到了=計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識。而且?guī)熒降龋刮腋子诶斫馀c接受。使我很大程度的彌補(bǔ)了我的計(jì)算機(jī)知識的缺陷。我覺得這次培訓(xùn)很有實(shí)效，使我學(xué)到了許多知識，也是我認(rèn)識到了自己的不足。在今后的學(xué)習(xí)中，我一定要努力深研，努力提高自己的專業(yè)技術(shù)水平，把時(shí)間都用到學(xué)習(xí)中去，充分利用自己身為信息技術(shù)的優(yōu)勢，多利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，不荒廢時(shí)光，化榮譽(yù)為壓力，為今后學(xué)習(xí)生活多積累寶貴知識財(cái)富

第二篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)心得體會

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)心得體會

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安排在大學(xué)最后一個課程學(xué)期上課，這也讓我有不一樣的感覺，除了從課程學(xué)到專業(yè)知識之外，我也體會了計(jì)算機(jī)的樂趣。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是什么? 是一臺計(jì)算機(jī)的外表? 還是是指一臺計(jì)算機(jī)內(nèi)部的一塊塊板卡安放結(jié)構(gòu)? 都不是，那么它是什么? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性。所謂外特性，就是計(jì)算機(jī)的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。用一個不恰當(dāng)?shù)谋扔饕?，比如動物吧，它的“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是指什么呢? 它的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，就相當(dāng)于動物的器官組成及其功能特性，如雞有胃，胃可以消化食物。至于雞的胃是什么形狀的、雞的胃部由什么組成就不是“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”研究的問題了。

而我在學(xué)習(xí)這門課程的時(shí)候遇到最為困難的問題是流水線問題，包括流水線的工作方式以及流水線的調(diào)度對我來說都難以掌握。后來，我請教了同班同學(xué)，他們實(shí)實(shí)在在地給我講了一遍概念，我從模糊認(rèn)識也瞬間到了清晰理解。這讓我深刻的感到學(xué)習(xí)不能偷懶，越難的問題越要弄懂概念，越要花時(shí)間分析最基本的問題。

是的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是非常重要的，在計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)中起到十分重要的作用。我印象最為深刻的是有趣的上課方式和可愛的老師。

上這門課的老師是我們的張老師，除了專業(yè)知識非常淵博之外，課堂相對來說非常民主。最令我覺得有趣的是，老師點(diǎn)到的時(shí)候會很搞笑，由于是三個班和在一起上課的，所以老師的名單總是不齊，所以點(diǎn)名會浪費(fèi)一部分課堂時(shí)間。作為學(xué)生時(shí)代的我們，多多少少還是喜歡這樣的狀況的，課堂可以偷懶放松幾分鐘是非?？释摹Ｕ且?yàn)檫@樣，我也喜歡上這門課程了，也喜歡老師點(diǎn)名，并且很享受這種“小偷懶”，上課效率也特別好。說到老師民主，還有一點(diǎn)，這門課作為考察課，關(guān)于考察方式老師也尊重我們的意見，把本來原定的閉卷考試換成課堂考核了，這點(diǎn)也讓學(xué)生萬分佩服。是的，張老師就是這樣一個輕松的老師。

時(shí)間特別快，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為大學(xué)最后一門課程，我想是讓我們從大體概括整個計(jì)算機(jī)專業(yè)吧！最后感謝張老師這一學(xué)期對我們教授以及付出！

第三篇：計(jì)算機(jī)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題

《計(jì)算機(jī)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》復(fù)習(xí)題

一、選擇題

1.下列數(shù)中最大的數(shù)是（A）。A．（10011001）2 B。（227）8 C。（98）16 D。（152）10 2.下列有關(guān)運(yùn)算器的描述中，（C）是正確的。

A.只做算術(shù)運(yùn)算，不做邏輯運(yùn)算 B.只做加法

C.能暫時(shí)存放運(yùn)算結(jié)果 D.既做算術(shù)運(yùn)算，又做邏輯運(yùn)算 3.透明性是指（A）。

A．某一事物或?qū)傩詫?shí)際存在，但從某種角度來看好象不存在，或者說看不出來。B．某一事物或?qū)傩圆淮嬖?，但感覺好象存在，或者說看起來存在。

C．某一事物或?qū)傩詫?shí)際存在，但從任何角度來看好象不存在，或者說看不出來。D．某一事物或?qū)傩圆淮嬖?，但從某種角度來看好象存在，或者說看起來存在。4.浮點(diǎn)數(shù)中尾數(shù)的位數(shù)主要影響（D）。A．可表示數(shù)在數(shù)軸上分布的離散程度 B．可表示數(shù)的范圍和精度 C．可表示數(shù)的范圍 D．可表示數(shù)的精度

5.I/O的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能，包括主存、CPU利用率、（D）、I/O速度和系統(tǒng)的兼容性等。

A．指令執(zhí)行速度 B．I/O訪問速度 C．系統(tǒng)總線 D．系統(tǒng)吞吐量

6.設(shè)由M1和M2構(gòu)成二級存儲層次，其空間關(guān)系為CPU－M1－M2，則下列關(guān)于命中率H的描述中正確的是(A)。

A．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1中訪問到的概率 B．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M2中訪問到的概率

C．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1或M2中訪問到的最大概率 D．命中率H是CPU產(chǎn)生的邏輯地址能在M1或M2中訪問到的最小概率 7.設(shè)置“相關(guān)專用通路”解決通用寄存器數(shù)相關(guān)問題的代價(jià)是（D）。A．浪費(fèi)人力 B．浪費(fèi)財(cái)力 C．降低速度 D．增加設(shè)備 8.CPU主要包括（B）。

A.控制器 B.控制器、運(yùn)算器、cache C.運(yùn)算器和主存 D.控制器、ALU和主存 9.設(shè)變址寄存器為X，形式地址為D，（X）表示寄存器X的內(nèi)容，這種尋址方式的有效地址為（A）。

A.EA=(X)+D B.EA=(X)+(D)C.EA=((X)+D)D.EA=((X)+(D))10.定點(diǎn)16位字長的字，采用2的補(bǔ)碼形式表示時(shí)，一個字所能表示的整數(shù)范圍是（A）。15 15 15 A-2~ +（2-1）B-（2–1）~ +（2–1）15 15 15 15C-（2+1）~ +2D-2 ~ +2 11.交叉存貯器實(shí)質(zhì)上是一種（A）。A 模塊式存貯器，它能并行執(zhí)行多個獨(dú)立的讀寫操作 B 模塊式存貯器, 它能串行執(zhí)行多個獨(dú)立的讀寫操作

C 整體式存貯器，它能并行執(zhí)行一個獨(dú)立的讀寫操作 D 整體式存貯器，它能串行執(zhí)行多個獨(dú)立的讀寫操作

12.流水CPU 是由一系列叫做“段”的處理線路所組成，和具有m個并行部件的CPU相比，一個 m段流水CPU（A）。

A 具備同等水平的吞吐能力 B不具備同等水平的吞吐能力 C 吞吐能力大于前者的吞吐能力 D吞吐能力小于前者的吞吐能力 13.CRT的分辨率為1024×1024像素，像素的顏色數(shù)為256，則刷新存儲器的容量為（B）。A 512KB B 1MB C 256KB D 2MB 14.為了便于實(shí)現(xiàn)多級中斷，保存現(xiàn)場信息最有效的辦法是采用（B）。A 通用寄存器 B 堆棧 C 存儲器 D 外存 15.微程序控制器中，機(jī)器指令與微指令的關(guān)系是（B）。A.每一條機(jī)器指令由一條微指令來執(zhí)行

B.每一條機(jī)器指令由一段微指令編寫的微程序來解釋執(zhí)行 C.每一條機(jī)器指令組成的程序可由一條微指令來執(zhí)行 D.一條微指令由若干條機(jī)器指令組成

16.目前我們所說的個人臺式商用機(jī)屬于（D）。

A.巨型機(jī) B.中型機(jī) C.小型機(jī) D.微型機(jī) 17.EPROM是指（D）。

A.讀寫存儲器 B.只讀存儲器

C.可編程的只讀存儲器 D.光擦除可編程的只讀存儲器 18.設(shè)［X］補(bǔ)=1.x1x2x3x4，當(dāng)滿足（A）時(shí)，X >-1/2成立。

Ａ．x1必須為1，x2x3x4至少有一個為1 Ｂ．x1必須為1，x2x3x4任意 Ｃ．x1必須為0，x2x3x4至少有一個為1 Ｄ．x1必須為0，x2x3x4任意 19.在主存和CPU之間增加cache存儲器的目的是（C）。A.增加內(nèi)存容量 B.提高內(nèi)存可靠性

C.解決CPU和主存之間的速度匹配問題 D.增加內(nèi)存容量，同時(shí)加快存取速度 20.系統(tǒng)總線中地址線的功能是（D）。

A.用于選擇主存單元地址 B.用于選擇進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備

C.用于選擇外存地址 D.用于指定主存和I/O設(shè)備接口電路的地址 21.采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，每傳送一個數(shù)據(jù)要占用（D）的時(shí)間。

A.一個指令周期 B.一個機(jī)器周期 C.一個時(shí)鐘周期 D.一個存儲周期 22.若浮點(diǎn)數(shù)用補(bǔ)碼表示，則判斷運(yùn)算結(jié)果是否為規(guī)格化數(shù)的方法是（C）。A 階符與數(shù)符相同為規(guī)格化數(shù) B 階符與數(shù)符相異為規(guī)格化數(shù)

C 數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)字相異為規(guī)格化數(shù) D數(shù)符與尾數(shù)小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)字相同為規(guī)格化數(shù)

23.用某個寄存器中操作數(shù)的尋址方式稱為（C）尋址。A 直接 B 間接 C 寄存器直接 D 寄存器間接 24.同步控制是（C）。A 只適用于CPU控制的方式 B 只適用于外圍設(shè)備控制的方式 C 由統(tǒng)一時(shí)序信號控制的方式 D 所有指令執(zhí)行時(shí)間都相同的方式

25.匯編語言程序經(jīng)（）的（）轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序。A A．匯編程序，翻譯 B．編譯程序，解釋 C．微指令程序，解釋 D．應(yīng)用程序包，翻譯

26.透明性是指客觀存在的事物或?qū)傩裕―）看不到。A．從軟件角度 B．從硬件角度 C．從任何角度 D．從某種角度 27.（B）是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)研究的內(nèi)容。A．寄存器組織 B．器件技術(shù)

C．I/O結(jié)構(gòu) D．專用部件的設(shè)置

28.數(shù)據(jù)表示指的是能由（A）直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型。A．硬件 B．軟件 C．機(jī)器語言 D．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

29.為避免浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中因?qū)﹄A造成的精度和有效值的過多損失，在機(jī)器中階碼一般采用（D）進(jìn)制。

A．十六進(jìn)制 B．十進(jìn)制 C．八進(jìn)制 D．二進(jìn)制

30.低性能單用戶計(jì)算機(jī)I/O系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮解決好（A）在速度上的巨大差距。A．CPU、主存、I/O設(shè)備

B．CPU、I/O設(shè)備、磁盤控制器

C．磁盤控制器、設(shè)備控制器、總線控制器 D．硬盤、軟盤、光盤

二、填空題

1．總線按用途分為 和 兩類。專用，非專用

2．段頁式存儲管理是把 機(jī)械等分成固定大小的頁，按模塊分成段，每個段又分成與主存頁面大小相同的頁。主存，程序 3．在流水線相關(guān)處理中，采用異步流動會產(chǎn)生 和?！皩?寫相關(guān)” “先讀后寫相關(guān)”

4．主存儲器的性能指標(biāo)主要是__________、__________、存儲周期和存儲器帶寬。

存儲容量 存取時(shí)間

5．運(yùn)算器的兩個主要功能是：__________，__________。算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算

6．存儲器和CPU連接時(shí)，要完成__________的連接；__________的連接和__________的連接，方能正常工作。地址線 數(shù)據(jù)線 控制線

7．虛擬存儲器指的是__________層次，它給用戶提供了一個比實(shí)際__________空間大得多的__________空間.主存— 外存 主存 虛擬地址

8.計(jì)算機(jī)硬件由___ ____、__ _____、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。運(yùn)算器，控制器

9.八進(jìn)制數(shù)37.4Q轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為__________。11111.1B 10.在浮點(diǎn)加減法運(yùn)算過程中，在需要_________或__________時(shí)，尾數(shù)向右移位。

對階，向右規(guī)格化

11.指令通常由_________和__________兩部分組成。操作碼，地址碼 12.要組成容量為4K*8位的存儲器，需要_____片4K*1位的靜態(tài)RAM芯片并聯(lián)，或者需要__ _片1K*8位的靜態(tài)RAM芯片串聯(lián)。8，4 13.根據(jù)目前常用的存儲介質(zhì)可以把存儲器分為___________、_________和光存儲器三種。磁表面存儲器，半導(dǎo)體存儲器

14.主機(jī)CPU和IOP之間的通信，原則上是通過共享_________來實(shí)現(xiàn)的。主存儲器 15．DMA數(shù)據(jù)傳送過程可以分為________、數(shù)據(jù)塊傳送和__________三個階段。傳送前預(yù)處理，傳送后處理

16.漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲、傳輸和檢索的代碼稱為漢字______，漢字輸入碼到該代碼的變換由______來完成。內(nèi)碼，代碼轉(zhuǎn)換程序

17.顯示器的刷新存儲器（或稱顯示緩沖器）的容量是由_________和_________決定的。圖象分辨率，灰度級

18.80386支撐的兩種操作方式是_______和________。實(shí)方式，保護(hù)方式 19．磁表面存儲器主要技術(shù)指標(biāo)有______、______、______、數(shù)據(jù)傳輸率。存儲密度、存儲容量、平均存取時(shí)間

20.主機(jī)CPU和IOP之間的通信，原則上是通過共享_________來實(shí)現(xiàn)的。主存儲器

三、問答題

1． 軟件和硬件在什么意義上是等效的？在什么意義上又是不等效的？ 答：（1）等效性：軟件和硬件在邏輯功能上是等效的。

（2）軟件的功能可用硬件或固件完成。（3）硬件的功能也可用軟件模擬完成。

（4）不等效性：軟件和硬件實(shí)現(xiàn)的性能價(jià)格比不同，實(shí)現(xiàn)的難易程度不同。

2． Huffman壓縮概念的基本思想是什么？

答：Huffman壓縮概念的基本思想是：當(dāng)各種事件發(fā)生概率不均等時(shí)，采用優(yōu)化技術(shù)對發(fā)生概率最高的事件用最短的位數(shù)來表示，而對發(fā)生概率較低的事件，允許用較長的位數(shù)來表示。

3． 什么是中斷源？簡要說明中斷分類的目的。答：（1）中斷源：引起中斷的來源。

（2）中斷分類目的：中斷源很多，若都形成單獨(dú)程序入口，則硬件復(fù)雜，代價(jià)大，故進(jìn)行分類。

（3）中斷分類方法：把性質(zhì)相近的中斷源歸為一類。

4． 說明在頁式虛擬存儲器管理中，為什么要使用快表（TLB表），它與保存在內(nèi)存中的頁表是什么關(guān)系？

答：（1）程序具有局部性，對頁表內(nèi)各行的使用不是隨機(jī)的，而是簇聚在一起的，即在一段時(shí)間內(nèi)只使用到表中很少的幾行。

（2）所以，可以使用一個比全部的頁表的內(nèi)容少很多的目錄表（即快表）來提高查找的時(shí)間?？毂碛址QTLB，它是頁表的一小部分。

（3）快表用相聯(lián)存儲器實(shí)現(xiàn)。

（4）快表由成對的虛頁號和實(shí)頁號組成。

5． 試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式

答：設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為Tb，平均找到時(shí)間為Ts，平均等待時(shí)間為TL，讀寫一塊信息的傳輸時(shí)間為Tm，則：Tb=Ts＋TL＋Tm。假設(shè)磁盤以每秒r的轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的時(shí)間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

6． 舉例說明什么是部件級流水、處理機(jī)級流水和系統(tǒng)級流水

答：（1）部件級流水是指構(gòu)成處理機(jī)部件內(nèi)各子部件之間的流水，如運(yùn)算器內(nèi)浮點(diǎn)加運(yùn)算的流水

（2）處理機(jī)級流水是指構(gòu)成處理機(jī)各個部件之間的流水，如取指、分析和執(zhí)行操作的流水

（3）系統(tǒng)級流水是指系統(tǒng)的多個處理機(jī)之間的流水，如宏流水

7． 說明程序查詢方式與中斷方式各自的特點(diǎn)。

答：程序查詢方式，數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間的傳送完全靠計(jì)算機(jī)程序控制，優(yōu)點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，缺點(diǎn)是CPU效率低，中斷方式是外圍設(shè)備用來“主動”通知CPU，準(zhǔn)備輸入輸出的一種方法，它節(jié)省了CPU時(shí)間，但硬件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些。

8． 在寄存器—寄存器型，寄存器—存儲器型和存儲器—存儲器型三類指令中，哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最長？哪類指令的執(zhí)行時(shí)間最短？為什么？

答：寄存器-寄存器型執(zhí)行速度最快,存儲器-存儲器型執(zhí)行速度最慢。因?yàn)榍罢卟僮鲾?shù)在寄存器中，后者操作數(shù)在存儲器中，而訪問一次存儲器所需的時(shí)間一般比訪問一次寄存器所需時(shí)間長。

9． 試推導(dǎo)磁盤存貯器讀寫一塊信息所需總時(shí)間的公式。

答：設(shè)讀寫一塊信息所需總時(shí)間為Tb，平均找到時(shí)間為Ts，平均等待時(shí)間為TL，讀寫一塊信息的傳輸時(shí)間為Tm，則：Tb=Ts＋TL＋Tm。假設(shè)磁盤以每秒r的轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，每條磁道容量為N個字，則數(shù)據(jù)傳輸率=rN個字/秒。又假設(shè)每塊的字?jǐn)?shù)為n，因而一旦讀寫頭定位在該塊始端，就能在Tm≈（n / rN）秒的時(shí)間中傳輸完畢。TL是磁盤旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，TL=（1/2r）秒，由此可得： Tb=Ts＋1/2r＋n/rN 秒

10． 試述由中間開始的設(shè)計(jì)思路及其優(yōu)點(diǎn)。答：

“由中間開始”設(shè)計(jì)思路：先定義軟、硬件交界面，然后由這個中間點(diǎn)分別往上、往下進(jìn)行軟件和硬件設(shè)計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）既考慮到現(xiàn)有的硬器件，又考慮到可能的應(yīng)用所需的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（2）軟件和硬件并行設(shè)計(jì)。（3）縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期。（4）設(shè)計(jì)過程中可交流協(xié)調(diào)。

（5）是一種交互式的、較好的設(shè)計(jì)方法。

11． 簡述幾種耦合度的特征。答：

（1）耦合度反映多機(jī)系統(tǒng)中各機(jī)間物理連接的緊密度和交叉作用能力的強(qiáng)弱。（2）耦合度有三種：最低耦合、松散耦合和緊密耦合。

（3）最低耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：各計(jì)算機(jī)之間除通過某種存儲介質(zhì)外無物理連接，也無共享的聯(lián)機(jī)硬件資源。（4）松散耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：多臺計(jì)算機(jī)通過通道或通信線路實(shí)現(xiàn)互連，共享某些如磁盤、磁帶等外圍設(shè)備。

（5）緊密耦合系統(tǒng)的特點(diǎn)：多臺計(jì)算機(jī)經(jīng)總線或高速開關(guān)互連，共享主存，有較高的信息傳輸速率，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集一級、任務(wù)級、作業(yè)級并行。

12.簡述頁式存儲管理的地址變換過程，并畫圖示意。

答：

（1）頁式存貯管理方式將主存空間和程序空間都機(jī)械等分成大小相同的頁面，程序的起點(diǎn)必須處在主存中某一個頁面位置的起點(diǎn)。

（2）頁式存儲管理的多用戶虛地址表示為：用戶標(biāo)志＋用戶虛頁號＋頁內(nèi)位移。（3）地址變換過程：

① 由用戶標(biāo)志找到相應(yīng)的頁表基址寄存器，找出該程序的頁表基址。② 由頁表基址和用戶虛頁號找到頁表中相應(yīng)表項(xiàng)。③ 若裝入位＝“1”，表明該頁已裝入主存，否則產(chǎn)生缺頁中斷，從輔存中調(diào)頁到主存。④ 形成主存地址：實(shí)頁號＋頁內(nèi)位移。（4）示意圖：參考教材第92頁圖4.13。

13.簡述段式存儲管理的地址變換過程，并畫圖示意。

答：

（1）段式存貯管理將程序按邏輯意義分段，用段表中每一行的裝入位來記錄程序中每個段是否已裝入了主存。

（2）段式存儲管理的多用戶虛地址表示為：程序號＋段號＋段內(nèi)位移。（3）地址變換過程：

① 由程序號找到相應(yīng)的段表基址寄存器，找出該程序的段表基地址和段表長度。② 若段表長度>段號，則越界，否則正常。③ 按段表基址和段號找到段表中相應(yīng)的一行。④ 若裝入位＝“1”，表明該段已裝入主存，否則產(chǎn)生缺段中斷，從輔存中調(diào)段到主存。⑤ 形成主存地址：段表中相應(yīng)行的段在主存的起始地址+段內(nèi)位移。（4）示意圖：參考教材第90頁圖4.11。

14.集中式仲裁有幾種方式？畫出獨(dú)立請求方式的邏輯圖，說明其工作原理。答：有三種方式：鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式、獨(dú)立請求方式。獨(dú)立請求方式結(jié)構(gòu)圖如圖：

15.CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中有一個累加寄存器AC，一個狀態(tài)條件寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（1）標(biāo)明圖中四個寄存器的名稱。

（2）簡述指令從主存取到控制器的數(shù)據(jù)通路。

（3）簡述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存 / 取訪問的數(shù)據(jù)通路。

答：

（1）a為數(shù)據(jù)緩沖寄存器 DR，b為指令寄存器 IR，c為主存地址寄存器，d為程序計(jì)數(shù)器PC。

（2）主存 M →緩沖寄存器 DR →指令寄存器 IR →操作控制器。(3)存貯器讀 ：M →DR →ALU →AC 存貯器寫 ：AC →DR →M

第四篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)填空題總結(jié)

1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件分界面；計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)；計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。

2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評測峰值性能和持續(xù)性能

3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定量設(shè)計(jì)原理哈夫曼（Huffman）壓縮原理，Amdahl定律，程序訪問的局部性定律 程序訪問的局部性定律 包括時(shí)間上和空間上

4仿真是用微程序解釋，解釋程序存在控制存儲器中，模擬是用機(jī)器語言程序解釋，解釋程序存在主存中

5并行性級別 字串位串，字串位并，字并位串，全并行 6單指令流單數(shù)據(jù)流SISD傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)

單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD陣列計(jì)算機(jī))

多指令流單數(shù)據(jù)流 MISD較先進(jìn)的流水線處理機(jī) 多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）

7數(shù)據(jù)表示指的是能由機(jī)器硬件直接識別和引用的數(shù)據(jù)類型。由硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表示是軟、硬件的交界面。

8自定義數(shù)據(jù)表示（Self-defining）帶標(biāo)志符的數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)描述符Rm越大，表示數(shù)的范圍增大，可表示的數(shù)的個數(shù)增多，數(shù)在數(shù)軸上的分布越稀，數(shù)的表示精度下降，運(yùn)算中的精度損失越小。10尋址方式面向主存、寄存器、堆棧

11動態(tài)再定位通過基址尋址來

實(shí)現(xiàn)

12根據(jù)通道數(shù)據(jù)傳送中信息傳送的方式不同字節(jié)多路通道，選擇通道，數(shù)組多路通道 13中斷可以分為內(nèi)中斷，外中斷，軟件中斷

14總線控制方式有，集中式串行鏈接，定時(shí)查詢，獨(dú)立請求。15系列機(jī)軟件兼容必須做到_后_兼容，盡可能爭取_上_兼容。16在Cache存儲器寫操作中，只寫入_cache_，僅當(dāng)需要塊替換時(shí)，才將其寫回_內(nèi)存_。稱這種修改主存塊內(nèi)容的方法為“寫回法”。

在Cache存貯器中，CPU每次寫Cache的同時(shí)，也寫入主存，稱這種更新主存塊內(nèi)容的方法為寫直達(dá)法。

17解決重疊和流水中的操作數(shù)相關(guān)，不外乎是__推后_法和設(shè)置___設(shè)置相關(guān)通 路_法兩種基本方法。

18流水線消除速度瓶頸的方法有___頸瓶子程序進(jìn)一步細(xì)化和_頸瓶子程序并聯(lián)_兩種。19虛擬存儲器主要是為解決主存容量__滿足不了要求發(fā)展出來的；Cache 主要是解決主存___速度__滿足不了要求發(fā)展出來的20流水線中的相關(guān)有 結(jié)構(gòu)相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān) 和 控制相關(guān) 21向量橫向處理是向量的處理方式，但是不是向量的流水處理方式。而向量縱向處理和分組縱橫處理是向量的處理方式，也是向量的流水處理方式。22例題：一臺模型機(jī)共有7條指令，各指令的使用頻度分別為35%，25%，20%，10%，5%，3%，2%。該模型機(jī)有8位和16位兩種指令字長，采用2-4擴(kuò)展操作碼。8位字長指令為寄存器-寄存

器（R-R）二地址類型，16位字長指令為寄存器-存儲器（R-M）二地址變址尋址（-128<=變址范圍<=127）類型

(1)設(shè)計(jì)該機(jī)的兩種指令格式，標(biāo)出各字段位數(shù)并給出操作碼編碼(2)該機(jī)允許使用多少個可編址的通用寄存器，多少個變址寄存器？(3)計(jì)算操作碼的平均碼長。

（1）35%0025%0120%1010%11005%11013%11102%1111

(2)為了加快使用頻率高的指令的執(zhí)行速度，設(shè)計(jì)時(shí)，讓操作碼長度只有2位的3條指令的操作在通用寄存器之間進(jìn)行，而其它的指令則在寄存器和存儲器之間進(jìn)行。由于R-R型指令長度為8位，操作碼占2位，因此源、目的寄存器編碼部分各占3位，其格式如下：

(3)由變址尋址的位移量范圍(-128～+127)可知，R-M型指令格式中偏移地址占8位，由于操作碼占4位，源寄存器編碼占3位，R-M型指令長度為16位，因此變址寄存器的編碼只占1位，(4)(2)根據(jù)(1)中設(shè)計(jì)的指令格式，通用寄存器編碼占3位，變址寄存器編碼占1位可知：該機(jī)允許使用8個可編址的通用寄存器和2個變址寄存器。

(3)根據(jù)表2.4可計(jì)算操作碼的平均碼長為：pi?li=0.35×2+0.25×2+0.2×2+0.1×4+0.05×4+0.03×4+0.02×4 =2.4位

第五篇：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課后答案unit3

第3章 總線、中斷與輸入輸出系統(tǒng)

3.1．簡要舉出集中式串行鏈接，定時(shí)查詢和獨(dú)立請求3種總線控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)分析硬件產(chǎn)生故障時(shí)通訊的可靠性。

答：集中式串行鏈連接方式。其過程為：

①所有部件都經(jīng)公共的“總線請求”線向總線控制器發(fā)使用總線申請。

②當(dāng)“總線忙”信號未建立時(shí)，“總線請求”才被總線控制器響應(yīng)，送出“總線可用”信號，它串行地通過每個部件。

③如果某部件未發(fā)過“總線請求”，則它將“總線可用”信號往下一部件轉(zhuǎn)，如果某部件發(fā)過“總線請求”，則停止“總線可用”信號的傳送。

④該部件建立“總線忙”，并除去“總線請求”，此時(shí)該部件獲得總線使用權(quán)，準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)。

⑤數(shù)據(jù)傳送期間，“總線忙”維持“總線可用”的建立。

⑥傳送完成后，該部件去除“總線忙”信號和“總線可用”信號。

⑦當(dāng)“總線請求”再次建立時(shí)，就開始新的總線分配過程。

優(yōu)點(diǎn)：①選擇算法簡單；②控制總線數(shù)少；③可擴(kuò)充性好；④可靠性高。

缺點(diǎn)：①對“總線可用”線及其有關(guān)電路失效敏感，②不靈活；③總線中信號傳送速度慢。

集中式定時(shí)查詢方式，過程：

①總線上每個部件通過“總線請求”發(fā)請求。

②若“總線忙”信號未建立，則計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，定時(shí)查詢個部件，以確定是誰發(fā)的請求。

③當(dāng)查詢線上的計(jì)數(shù)值與發(fā)出請求的部件號一致時(shí)，該部件建立“總線忙”，計(jì)數(shù)停止，查詢也停止。除去“總線請求”，該部件獲得總線使用權(quán)。

④“總線忙”維持到數(shù)據(jù)傳送完畢。

⑤數(shù)據(jù)傳送完，去除“總線忙”。

⑥當(dāng)“總線請求”線上有新的請求，就開始下一個總線分配過程。

優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)先次序靈活性強(qiáng)；②可靠性高。

缺點(diǎn)：①控制線數(shù)較多；②擴(kuò)展性較差；③控制較為復(fù)雜；④總線分配受限于計(jì)數(shù)信號，不能很高。

集中式獨(dú)立請求方式，過程：

①每個部件有一對“總線請求”和“總線準(zhǔn)許”線。

②每個部件使用“總線請求”發(fā)中請，當(dāng)“總線已分配”無信號時(shí)，總線控制器根據(jù)某種算法對同時(shí)送來的多個請求進(jìn)行仲裁，以確定哪個部件使用總線，信號從“總線準(zhǔn)許”送回該部件，去除該部件的“總線請求”，建立總線已分配”。

③獲得總線使用權(quán)的部件傳送數(shù)據(jù)，直至完畢。

④數(shù)據(jù)傳送完畢后，除去總線已分配”和“總線準(zhǔn)許”，開始新的總線分配。

優(yōu)點(diǎn)：①總線分配速度快；②靈活；③能方便隔離失效部件的請求。

缺點(diǎn)：①控制線數(shù)多；②復(fù)雜。硬件產(chǎn)生故障時(shí)，通信的可靠性分析：

串行鏈接對通信的可靠性，主要表現(xiàn)在“總線可用”線及其有關(guān)電路的失效會造成系統(tǒng)整體癱瘓的問題。一旦“總線可用”線出現(xiàn)斷路或碰地，其高電平不能順鏈往下傳送，就會使后面的部件在要求使用總線時(shí)，其請求無法得到響應(yīng)。為了提高可靠性，可對“總線可用”線及其相關(guān)電路，采取重復(fù)設(shè)置兩套或多套來解決。

定時(shí)查詢對通信的可靠性要求比串行鏈接的高。因?yàn)榭偩€控制器通過計(jì)數(shù)，查詢到某個出故障的部件時(shí)，故障部件不會給出“總線忙”信號，這樣，不會影響控制器繼續(xù)計(jì)數(shù)，去查詢下一個部件，所以整個總線系統(tǒng)的工作不會癱瘓。

獨(dú)立請求對通信的可靠性要求同樣比串行鏈接的高。因?yàn)槟硞€部件在發(fā)生故障時(shí)，不發(fā)總線請求，即使發(fā)出總線請求，總線控制器也可以通過軟件或硬件的措施，將發(fā)生故障的部件送來的請求予以屏蔽掉，不讓其參與總線的分配。所以，某個部件的故障不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的工作處于癱瘓狀態(tài)。

3.2.設(shè)中斷級屏蔽位“1”對應(yīng)于開放，“0”對應(yīng)于屏蔽，各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位設(shè)置如下：（見課本）

(1)當(dāng)中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4時(shí)，其中斷處理次序是什么? 答：(1)1—3—4—2 中斷處理程序

(2)如果所有的中斷處理都各需3個單位時(shí)間，中斷響應(yīng)和中斷返回時(shí)間相對中斷處理時(shí)間少得多。當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)發(fā)生第2，3級中斷請求，過兩個單位時(shí)間，又同時(shí)發(fā)生第1，4級中斷請求，試畫出程序運(yùn)行過程示意圖。

答：

《南京大學(xué)出版社》李學(xué)干主編的輔導(dǎo)書 對本題的分析：

為了領(lǐng)會中斷響應(yīng)排隊(duì)器對中斷響應(yīng)優(yōu)先次序是用硬件固定的，以及通過由操作系統(tǒng)給各中斷級服務(wù)程序現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位設(shè)置不同的狀態(tài)，可以改變中斷處理(完)的次序這兩個要點(diǎn)，下圖給出了一個中斷響應(yīng)硬件部分的簡單邏輯原理示意圖。圖中略去了某些實(shí)現(xiàn)上的具體細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@些已不是本課程要討論的內(nèi)容。

中斷級屏蔽位是程序狀態(tài)字中的一個組成部分。程序狀態(tài)字是將散布于系統(tǒng)各部分，反映程序工作時(shí)某些關(guān)鍵性硬件的狀態(tài)，組合在一起所構(gòu)成的字，有的計(jì)算機(jī)也稱其為處理器狀態(tài)字或程序換道區(qū)。每類程序均在主存中指定一個區(qū)域來放置其程序狀態(tài)字。運(yùn)行一個程序或進(jìn)程時(shí)，就會將其程序狀態(tài)字從主存指定單元或區(qū)域取出送到分散于系統(tǒng)各部分的寄存器或計(jì)數(shù)器中，建立起運(yùn)行此程序或進(jìn)程的環(huán)境。一個程序或進(jìn)程在退出運(yùn)行時(shí)，也會將反映該程序狀態(tài)的這些寄存器或計(jì)數(shù)器內(nèi)容組拼成程序狀態(tài)字，存回該程序或進(jìn)程在主存中的指定單元或區(qū)域里。因此，程序或進(jìn)程的切換，只需要通過硬件啟動的交換新舊程序狀態(tài)字的內(nèi)容即可快速完成。例如，在IBM370系列機(jī)上，程序狀態(tài)字為64位，等于它的長字，交換程序狀態(tài)字只需硬件啟動寫長字和讀長字兩次訪存即可完成。

盡管中斷請求是隨機(jī)發(fā)出的，為了便于精確保存中斷的斷點(diǎn)以及在中斷處理完后又能返回到原中斷處，中斷響應(yīng)排隊(duì)器總是在每條指令執(zhí)行到最后一個機(jī)器周期的最后一個時(shí)鐘周期時(shí)，對目前到達(dá)中斷響應(yīng)排隊(duì)器入口的所有中斷請求排一次隊(duì)，擇優(yōu)進(jìn)行響應(yīng)。在中斷響應(yīng)排隊(duì)器相應(yīng)的輸出端產(chǎn)生出響應(yīng)信號。此信號經(jīng)中斷級服務(wù)程序入口地址形成硬件，生成出該級中斷服務(wù)程序的程序狀態(tài)字在內(nèi)存區(qū)中所存放的地址。同時(shí)，經(jīng)中斷響應(yīng)控制信號啟動，進(jìn)行新舊程序狀態(tài)字的交換，完成程序的切換。被中斷的程序的斷點(diǎn)地址(即程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容)，由硬件自動壓入返回地址堆棧，予以保存。系統(tǒng)切換到新的程序或進(jìn)程后，繼續(xù)運(yùn)行下去。如果新的程序或進(jìn)程是一個中斷服務(wù)程序，在運(yùn)行結(jié)束，執(zhí)行到中斷返回指令時(shí)，就會從堆棧中彈出所保存的返回地址，再次交換程序狀態(tài)字，系統(tǒng)又重新返回到原被中斷的程序，恢復(fù)運(yùn)行。

當(dāng)然，低級的中斷服務(wù)程序在處理過程中又遇到了比其更高級的中斷請求時(shí)，應(yīng)允許其被中斷，以實(shí)現(xiàn)多級中斷的嵌套。利用返回地址堆棧的后進(jìn)先出工作方式，就可以完成中斷嵌套時(shí)的正確返回?？梢钥闯?，只要某道程序運(yùn)行時(shí)，由操作系統(tǒng)在現(xiàn)行程序的程序狀態(tài)字中，根據(jù)對各中斷級的中斷請求是否屏蔽，設(shè)置好中斷級屏蔽位的狀態(tài)，就可以控制這些級別的中斷請求是否進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器去參加排隊(duì)。只有能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器的中斷級請求，才有機(jī)會得到響應(yīng)，從而就可改變中斷實(shí)際處理完的次序。

應(yīng)當(dāng)注意的是，用戶程序是不能屏蔽任何中斷的。因此，用戶程序的現(xiàn)行程序狀態(tài)字中，對各中斷級的屏蔽位均應(yīng)讓其處于“開放”狀態(tài)。

根據(jù)本題中所給出的各級中斷處理程序?qū)χ袛嗉壠帘挝辉O(shè)置的狀況，很容易得出其中斷處理(完)的次序應(yīng)當(dāng)是1342。因?yàn)檎幚?級的中斷處理程序時(shí)，現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位為0000，在其執(zhí)行期間，任何新的同級和低級的中斷請求都不可能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器進(jìn)行排隊(duì)，所以，1級中斷處理程序一定會先處理完。當(dāng)執(zhí)行3級中斷服務(wù)程序時(shí)，由于現(xiàn)行程序狀態(tài)字中的中斷級屏蔽位為1000，即對1級中斷請求是“開放”的，而對其他各級中斷請求則處于“屏蔽”狀態(tài)。所以，只要此時(shí)發(fā)生1級中斷請求，它就能進(jìn)入中斷響應(yīng)排隊(duì)器去排隊(duì)。從而在中斷請求排隊(duì)的微操作發(fā)出時(shí)，就可打斷3級中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，交換程序狀態(tài)字，轉(zhuǎn)去執(zhí)行1級中斷處理程序，使之被優(yōu)先處理完。而在執(zhí)行3級中斷服務(wù)程序時(shí)，由于現(xiàn)行程序狀態(tài)字對2、3、4級的中斷請求處于被“屏蔽”的狀態(tài)，所以，它們都不能打斷正在執(zhí)行的3級中斷處理程序。其他的情況可以依此類推得到。

3.3.若機(jī)器共有5級中斷,中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)?→2→3→4→5,現(xiàn)要求其實(shí)際的中斷處理次求序1→4→5→2→3。

(1)設(shè)計(jì)各級中斷處理程序的中斷級屏蔽位(令“1”對應(yīng)于開放，“0”對應(yīng)于屏蔽);略

(2)若在運(yùn)行用戶程序時(shí)，同時(shí)出現(xiàn)第4，2級中斷請求，而在處理第2級中斷未完成時(shí)，又同時(shí)出現(xiàn)第1，3，5級中斷請求，請畫出此程序運(yùn)行過程示意圖。

答：(選自老版主的答案）

1）五個級別的中斷屏蔽位分別為（1開放；0屏蔽）： 1：00000 2：10011 3：11011 4：10000 5：10010 2）中斷過程示意圖：如圖

a.2、4中斷同時(shí)出現(xiàn)，進(jìn)行排隊(duì)器； b.按中斷響應(yīng)優(yōu)先次序，2響應(yīng)； c.此時(shí)屏蔽字為10011，所以； d.響應(yīng)4，中斷4運(yùn)行結(jié)束，回2；

e.1、3、5進(jìn)入排隊(duì)器，此時(shí)屏蔽字為10011，且1優(yōu)先級最高，所以； f.響應(yīng)1，1運(yùn)行結(jié)束，回2，根據(jù)屏蔽字，所以； g.5響應(yīng)，5運(yùn)行結(jié)束，回2；

h.根據(jù)屏蔽字，不響應(yīng)3，所以2運(yùn)行結(jié)束；回用戶程序； i.3還在排隊(duì)器，響應(yīng)3，運(yùn)行直到結(jié)束，回用戶程序

3.4．簡述字節(jié)多路，數(shù)組多路和選擇通道的數(shù)據(jù)傳送方式。

答：字節(jié)多路通道適用于連接大量的字符類低速設(shè)備。它以字節(jié)交叉方式輪流為多臺設(shè)備服務(wù)，它可有多個子通道，它們分時(shí)進(jìn)入通道。

數(shù)組多路通道適合于連接多臺高速設(shè)備，每傳送一個定長塊就選擇一次設(shè)備，多臺設(shè)備以成組交叉方式工作。它可有多個子通道。它們分時(shí)進(jìn)入通道。

選擇通道方式適合于優(yōu)先級高的高速設(shè)備，讓它獨(dú)占通道，數(shù)據(jù)傳送以不定長方式進(jìn)行，在數(shù)據(jù)傳送期只選擇一次設(shè)備。

3.5 如果通道在數(shù)據(jù)傳送期中，選擇設(shè)備需9.8μs，傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)需0.2μs。某低速設(shè)備每隔500μs發(fā)出一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求，問至多可接幾臺這種低速設(shè)備?對于如下A～F6種高速設(shè)備，一次通訊傳送的字節(jié)數(shù)不少于1024個字節(jié)，問哪些設(shè)備可以掛在此通道上?哪些則不能?其中A—F設(shè)備每發(fā)出一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳送請求的時(shí)間間隔分別為(單位為μs)：

設(shè)備 A B C D E F

發(fā)申請間隔 0.2 0.25 0.5 0.19 0.4 0.21

答：

(1)∵選擇設(shè)備需9.8μs，傳送一個字節(jié)需0.2μs ∴該通道完成一個字節(jié)的傳送需9.8+0.2＝1μs

∵某低速設(shè)備每隔500μs發(fā)出一字節(jié)數(shù)據(jù)請求，為使數(shù)據(jù)不丟失，該通道可連設(shè)備數(shù)至多為500μs/1μs＝500臺。

(2)對于高速設(shè)備，由于一次傳送字節(jié)數(shù)不少于1024byte ∴該通道一次傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間為9.8μs+1024×0.2μs＝214.6μs 由表中可得出每臺設(shè)備發(fā)送1024字節(jié)的時(shí)間間隔分別為 A B C D E F

單位μs 204.8 256 512 194.56 409.6 215.04 ∴為使數(shù)據(jù)不丟失，B、C、E、F可掛在該通道上。A、D不能。

3.6 某字節(jié)多路通道連接6臺外設(shè)，某數(shù)據(jù)傳送速率分別如表中所列。

設(shè)備 1 2 3 4 5 6

傳送速率（KB/s）50 15 100 25 40 20

(1)計(jì)算所有設(shè)備都工作時(shí)的通道實(shí)際最大流量： 答：實(shí)際最大流量＝50+15+l00+25+40+20＝250KB/S。

(2)如果設(shè)計(jì)的通道工作周期使通道極限流量恰好與通道最大流量相等，以滿足流量設(shè)計(jì)的基本要求，同時(shí)讓速率越高的設(shè)備被響應(yīng)的優(yōu)先級越高。當(dāng)6臺設(shè)備同時(shí)發(fā)出請求開始，畫出此通道在數(shù)據(jù)傳送期內(nèi)響應(yīng)和處理各外設(shè)請求的時(shí)間示意圖。由此你發(fā)現(xiàn)了什么問題?

答：由表可解各設(shè)備連續(xù)發(fā)送兩個字節(jié)的時(shí)間間隔分別為： 1 2 3 4 5 6

20μs 67μs 10μs 40μs 25μs 50μs

KB=1024B,s=10^6μs ,設(shè)備1的時(shí)間間隔為10^6/(50*1024)≈20μs，其他如同1。為簡化計(jì)算，可視1024為1000

由此發(fā)現(xiàn)由于高速設(shè)備的響應(yīng)優(yōu)先級高，使低速設(shè)備6和設(shè)備2造成數(shù)據(jù)丟失。

(3)在(2)的基礎(chǔ)上，在哪臺設(shè)備內(nèi)設(shè)置多少個字節(jié)的緩沖器就可以避免設(shè)備信息丟失?那么，這是否說書中關(guān)于流量設(shè)計(jì)的基本要求是沒有必要的了呢?為什么? 答：在設(shè)備6和2中各設(shè)兩個字節(jié)的緩沖區(qū)即可。

這并不說明流量設(shè)計(jì)的基本條件是不必要的，因?yàn)槿艋緱l件不滿足，無論設(shè)備優(yōu)先級如何確定總有設(shè)備的信息會丟失。

阿利：這是我畫的通道處理設(shè)備請求的示意圖。（請點(diǎn)擊看全圖）

由圖中可看出，6號設(shè)備有丟失信息現(xiàn)象，解決的辦法是在6號設(shè)備內(nèi)設(shè)置2個字節(jié)的緩沖器。

3.7 通道型I/O系統(tǒng)由一個字節(jié)多路通道A(其中包括兩個子通道Al和A2)，兩個數(shù)組多路通道B1和B2及一個選擇通道C構(gòu)成，各通道所接設(shè)備和設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率如表所示。（見課本）

(1)分別求出各通道應(yīng)具有多大設(shè)計(jì)流量才不會丟失信息；

答：子通道Al的最大實(shí)際流量＝50+35+20+20+50+35+20+20＝250KB/S＝O.25MB/S ∴子通道A1至少應(yīng)有0.25MB/S的流量才不丟失信息。

同理子通道A2的流量必須≥0.25MB/S 子通道B1的實(shí)際最大流量＝0.5MB/S ∴B1流量至少為0.5MB/S。

同理子通道B2流量至少設(shè)計(jì)成0.5MB/S。選擇通道C的流量至少設(shè)計(jì)成0.5MB/S。

(2)設(shè)I/O系統(tǒng)流量占主存流量的1/2時(shí)才算流量平衡，則主存流量應(yīng)達(dá)到多少? 答：此I/O系統(tǒng)的流量應(yīng)為各子通道流量之和。即為0.25+O.25+0.5+0.5+0.5＝2MB/S 依題意I/O系統(tǒng)流量占主存流量的1/2才算流量平衡。因此主存流量應(yīng)達(dá)到4MB/S。