计算机系统结构是计算机科学的重要分支,它涉及到计算机硬件和软件之间的接口设计,以及它们如何协同工作来执行程序。以下是从给定的试题中提取的知识点:
1. **中断字寄存器**:对于汇编语言程序员,中断字寄存器是不透明的,因为它涉及到处理器的内部工作,如中断处理,程序员通常无需直接操作。
2. **目标机和仿真机/虚拟机**:A机器的指令可以直接由B机器的微程序解释执行,说明A是目标机,因为它的指令被B模拟执行。
3. **向量处理机的执行时间**:在串行执行的情况下,每条指令执行时间等于向量长度N加上固定的操作时间。题目中的三条指令执行时间是3N+23拍。
4. **链接流水线技术**:在这种技术下,计算(A+B)*C和(D+E)*F可以通过流水线的方式并行进行,考虑到寄存器出入的时间,总时间是9拍。
5. **多处理机系统**:在一个MIMD系统中,处理器之间的通信和操作可以并行进行。根据给定的时间和操作,计算表达式所需的最小拍数是11拍。
6. **周期窃取**:周期窃取是一种处理器调度策略,其特点是数据输入或输出过程中占用了CPU时间,且硬件结构相对简单。
7. **Cache性能**:Cache的平均存取时间取决于命中率和主存存取时间。在给定条件下,甲计算机的平均存取时间为147.5ns,乙计算机为153.5ns。直接映象的命中率通常高于组相联映象。
8. **寄存器—存储器寻址方式**:添加新的寻址方式可以减少指令序列,提高效率。为了保持性能,需要去掉的LOAD指令占总指令的百分比是39%,因为新指令增加了10%的时钟周期,但不影响CPI。
9. **向量处理机的关注点**:向量处理机最关心的是如何设计满足运算器带宽要求的存储器,以便高效处理大量数据。
10. **向量处理机的加速比**:当25%的时间用于向量运算时,向量方式比标量方式快18倍,加速比是3.33。
11. **SIMD机器的数据交换**:在完全混洗互连网络中,数据经过10次交换后,PE123中的数据会被送往PE237。
12. **串行计算机的计算时间**:在给定的加法器、乘法器和数据寻径操作下,计算特定表达式所需的最短时间是130单位时间。
这些知识点涵盖了计算机系统结构中的多个主题,包括处理器架构、指令执行、并行计算、存储器系统、Cache优化和向量处理等。理解和掌握这些概念对于深入理解计算机的工作原理至关重要。