02325计算机系统结构

计算机系统结构是一门研究计算机系统硬件和软件之间相互作用和优化组合方式的学科。本篇文章通过历年真题的整理，总结了计算机系统结构科目的主要知识点和题型分布，针对简答题、简单应用题、综合应用题的不同题型，梳理了相关的高频和中频考点，每个题型都给出了详细的答案解析。 系列机概念是计算机硬件发展的重要思想之一，它通过设计一系列在硬件和软件上互相兼容的计算机机型，使得在保持软件环境稳定性的同时，能够快速吸收和应用新的硬件技术，从而提高计算机性能。系列机对计算机发展的意义在于，它解决了软硬件发展的矛盾，使得软件能够在稳定的基础上不断积累和丰富，同时硬件能够在短时间内更新换代。在软件兼容方面，系列机要求软件系统保证向后兼容，即新版本的软件能够在旧版本的硬件上运行，同时尽可能向前兼容，即旧版本的软件能够在新版本的硬件上运行。 在自定义数据表示领域，数据描述符与标志符有着本质的差异。标志符与每个数据紧密相连，通常存储在同一存储单元内，用以描述单个数据的类型特征。而数据描述符则与数据分开存储，描述的是将要访问的数据块是整体还是单个数据，以及访问这些数据所需的信息如地址等。 CISC与RISC是计算机体系结构设计的两大基本模型。CISC，即复杂指令集计算机，它的指令系统庞大且复杂，但存在诸多问题，如指令数量过多导致选择困难、执行速度慢、高级语言编译难度大以及指令利用率低等。RISC，即精简指令集计算机，它的设计原则是减少指令数量、简化寻址方式、统一指令格式长度、一个机器周期内完成所有指令、扩大通用寄存器数量以减少内存访问次数，并采用硬件实现大部分指令执行。RISC设计原则的优化编译支持使得高级语言实现变得简单有效。 设计RISC结构时可采用的基本技术包括：硬联和微程序相结合的逻辑实现方式、设置大量工作寄存器及采用重叠寄存器窗口、指令的流水线和延迟转移技术、高速缓冲存储器Cache的使用，以及优化编译系统的设计。这些技术都是围绕RISC的设计原则展开，旨在提高计算机性能和执行效率。 在计算机系统中，中断的分级是为了解决多个中断请求的优先处理问题。中断源可能随机发出请求，系统需要根据中断的性质、紧迫性、重要性及处理方便性进行分级，以决定中断请求的响应顺序。同一类的中断请求的优先级处理往往由软件或通道来管理，而不同类的中断请求则由系统软件来决定优先级。 计算机总线的控制方式通常分为集中式和分布式控制。集中式串行链接方式总线的分配过程要求所有部件通过公共的总线请求线向总线控制器发出请求，总线控制器根据总线忙信号来响应请求，并通过串行方式向部件发送总线可用信号。若部件接收到了总线可用信号且之前有请求，则该部件获得使用总线的权利。总线独立请求控制方式则不同，它的优点在于总线请求速度快，总线控制器能够灵活地根据程序控制或其它方式来分配总线使用权，但这种方式可能会增加硬件复杂度。 计算机系统结构的深入研究对于设计高效能的计算机系统至关重要。从硬件和软件角度出发，系统地理解各种体系结构的设计理念、实现技术以及优化策略，对于提升计算机系统性能和改善用户体验都有非常重要的意义。通过对历年真题的整理和总结，我们可以清晰地看到考试中对知识点的考察频率，以及不同知识点在实际应用中的重要性。这对于学生进行针对性的复习和准备有着重要的指导作用。