计算机系统结构Q&A

        作为一名程序猿/媛，深入的了解计算机的体系结构将会对我们今后的工作带来很大帮助，今天笔者整理了一些基础的系统结构Q&A供大家学习，也欢迎大家一起讨论交流。
1、如果外设要求的通道实际流量十分接近或等于通道具有的最大流量时，则可能发生局部的数据丢失问题，我们怎样解决？
（1）增大通道最大流量。
（2）动态改变设备优先级。
（3）增加一定数量的缓存器，尤其是优先级比较低的设备
2、解决软件移植最好的办法有哪些？
（1）采用系列机
（2）采用模拟与仿真
（3）采用统一的高级语言
3、RISC处理机的关键技术有哪四种？
（1）延时转移技术
（2）指令取消技术
（3）重叠寄存器窗口技术
（4）指令流调整技术
4、多处理机有那些基本特点？发展这种系统的主要目的有哪些？多处理机着重解决那些技术问题？
特点：
（1）结构灵活
（2）程序并行
（3）并行任务派生
（4）进程同步
（5）多处理机工作时，要根据任务的多少来调用资源，因此，所需要的资源变化复杂
目的：
利用多台处理机并发执行一个作业，使得执行速度比单处理机块着重解决的问题
着重解决的技术问题：
（1）硬件结构上多处理机，主存，I/O子系统之间应有高带宽，低价格，灵活无规则互联，尽可能不发生信息传送冲突
（2）从并行语言并行算法编译等，最大限度的开发程序并行性
（3）大的任务如何分成多个子任务
（4）从操作系统上解决并行任务分配，调度和资源分配；任务或进程间的同步，死锁竞争等问题的解决
5、向量的处理方式有哪三种？各有何特点？
（1）横向处理方式。向量计算是按行的方式从左至右横向地进行。
（2）纵向处理方式。向量计算是按列的方式自上而下纵向地进行。
（3）纵横处理方式。横向处理和纵向处理相结合的方式。
6、向量处理机实现链接的条件是什么？
（1）没有向量寄存器冲突和运算部件冲突。
（2）只有第一个结果送入向量寄存器的那一个周期可以链接。
（3）先行的两条指令产生运算结果的时间必须相等。
（4）两条向量指令的向量长度必须相等。
7、列出互连网络中四种寻径方式？并指出它们各自优缺点?
（1）线路交换 在传递一个信息前需要频繁的建立从源结点到目地结点的物理通路，开销将会很大。
（2）存储转发寻址 包缓冲区大，不利于VLSI的实现；时延大，与结点的距离成正比
（3）虚拟直通 没有必要等到整个消息全部缓冲后再做路由选择，只要接收到用作寻址的消息头部即可判断，通信时延与结点数无关；同样不利于VLSI的实现。
（4）虫蚀寻址 每个结点的缓冲区小，易于VLSI实现；较低的网络时延。
8、采用并行处理机的SIMD 计算机主要特点是什么？
(1)速度快，而且潜力大
(2)模块性好，生产和维护方便
(3)可靠性高，容易实现容错和重构
(4)效率低。与流水线处理机，向量处理机等比较。依靠是资源重复，而不是时间重叠，所以其效率要低一些。
(5)潜力大。主要依靠增加PE个数，与流水线处理机主要依靠缩短时钟相比，其提高速度的潜力要大得多。
(6)依赖于互连网络和并行算法。互连网络决定了PE之间的连接模式，也决定了并行处理机能够适应的算法。
(7)需要有一台高性能的标量处理机。如果一台机器的向量处理速度极高，但标量处理速度只是每秒一百万次，那么对于标量运算占10%的题目来说，总的有效速度就不过每秒一千万次。
9、设计一台计算机应有哪五类基本指令？
（1）数据传送类指令
（2）运算类指令
（3）程序控制指令
（4）输入输出指令
（5）处理控制和调试指令
10、在流水线遇到瓶颈流水段应该怎样处理该流水段来提高流水线效率？
一是将流水线的“瓶颈”部分再细分；二是通过重复设置瓶颈功能段，让多个瓶颈功能段并行工作。
11、在设计一个计算机系统时，确定数据表示的原则主要有哪几个？（红色）
确定数据表示的原则主要有三个，一是缩短程序的运行时间，二是减少CPU与主存储器之间的通信量，三是这种数据表示的通用性和利用率。
12、什么是机群系统？
机群（cluster）系统是互相连接的多个独立计算机的集合，这些计算机可以是单机或多处理器系统（PC工作站或SMP），每个结点都有自己的存储器、I/O设备和操作系统。机群对用户和应用来说是一个单一的系统，它可以提供低价高效的高性能环境和快速可靠的服务。
13、机群系统关键技术是什么？
（1）高效的通信系统；
（2）并行程序设计环境；
（3）并行程序设计语言；
（4）负载平衡技术
（5）并行程序调整技术
（6）可靠性技术
14、什么是并行处理机？
适用于高速数值计算，具有比较固定的结构，依靠的并行措施是资源重复，互联网络规定了处理单元的连接模式，基本上是一台向量处理专用计算机。
15、llliac Ⅳ由哪三大部分组成？
（1）专门对付数组运算的处理单元阵列
（2）阵列控制器
（3）标准的B6700计算机
16、多处理机系统与并行处理机的主要差别是什么？
（1）并行处理机的并行性在于指令内部，而多处理机的并行性在于指令外部
（2）并行处理机把同种操作系统集中在一起，由指令直接启动各个PE同时工作多处理机用专用指令表示并发关系，一个任务开始执行时能够派生出与他同时执行的另一些任务如果任务多余处理机数，则进入任务队列等候
（3）并行处理机只有一个CU，自然同步，多处理机执行时间可能互不相同
17、中国“天河二号”超级计算机在那些技术方面取得重大突破？
（1）多阵列可配置协同并行体系结构；
（2）高速率扩展互连通信技术
（3）高效异构协同技术；
（4）基于隔离的安全控制技术；
（5）虚拟化的网络模拟计算技术
（6）大规模的系统容错技术；
（8）系统能耗综合技术。
18、在多处理机系统中,Cache一致性问题由什么引起,主要采用哪两种方法解决?
Cache一致性问题主要由共享可写的数据、进程迁移、I/O 传输等原因产生。目前主要采用监听协议和基于目录的协议，分别适用于不同结构
19、超标量处理机和超流水线处理机异同点。
超流水线处理机的工作方式与超标量处理机不同，超变量是以增加硬件资源为代价来换取处理机的性能，而超流水线处理机秩序增加少量硬件，是通过个部件硬件的充分重叠工作俩提高处理机性能的。从流水线的时空图来看，超变量处理机采用的是空间并行性，而超流水线处理机采用的是时间并行性。
20、什么是CISC、RISC？
把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现，这种计算机系统叫复杂指令系统，即CISC；RISC是精简指令系统，它是一种计算机体系结构的设计思想，它不是一种产品，是近代计算机结构发展中史的里程碑。