计算机体系结构试题库—名词解释

计算机体系结构试题库

名词解释（100题）

1．计算机体系结构：计算机体系结构包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容。

2．透明性：在计算机技术中，对这种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性(transparency)。

3．程序访问的局部性原理：程序总是倾向于访问最近刚访问过的信息，或和当前所访问的信息相近的信息，程序对信息的这一访问特性就称之为程序访问的局部性原理。

4．RISC：精简指令集计算机。

5．CPI——指令时钟数（Cycles per Instruction）。

6．Amdahl定律——加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中的所占的重要性。

7．系列机：在一个厂家内生产的具有相同的指令集结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。

8．软件兼容：同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于有不同的运行时间。

9．基准程序：选择一组各个方面有代表性的测试程序，组成的一个通用测试程序集合，用以测试计算机系统的性能。

10．合成测试程序：首先对大量的应用程序中的操作进行统计，得到各种操作的比例，再按照这个比例人为制造出的测试程序。

11．Benchmarks：测试程序包，选择一组各个方面有代表性的测试程序，组成的一个通用测试程序集合。

12．核心程序：从真实程序提取出来的用于评价计算机性能的小的关键部分。

13．通用寄存器型机器：指令集结构中存储操作数的存储单元为通用寄存器的机器，称之为通用寄存器型机器。

14．Load/Store型指令集结构：在指令集结构中，除了Load/Store指令访问存储器之外，其它所有指令的操作均是在寄存器之间进行，这种指令集结构称之为Load/Store型指令集结构。

15．虚拟机器：（virtual machine），由软件实现的机器。

16．操作系统虚拟机：直接管理传统机器中软硬件资源的机器抽象，提供了传统机器所没有的某些基本操作和数据结构，如文件系统、虚拟存储系统、多道程序系统和多线程管理等。

17．并行性：是指在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。只要时间上互相重迭，就存在并行性。

18．时间局部性：程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息。

19．程序的空间局部性：程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者临近。

20．操作数表示：机器硬件能够直接识别处理的数据结构。

21．指令周期：执行一条机器指令所用的时间，包括取指令、分析指令和执行指令的时间。

22．寻址技术：确定操作数地址的技术。

23．流水线：将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其他子过程同时执行。

24．单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。

25．多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而使流水线在不同的时间，或者在同一时间完成不同的功能。

26．静态流水线：同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。

27．动态流水线：同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。

28．部件级流水线：（运算操作流水线）把处理机的算术逻辑部件分段，以便各种数据类型进行流水操作。

29．处理机型流水线：（指令流水线）把解释指令的过程按照流水方式处理。

30．处理机间流水线：（宏流水线）由两个以上的处理机串行地对同一数据流进行处理，每一个处理机完成一项任务。

31．线性流水线：指流水线的各段串行连接，没有反馈回路。

32．非线性流水线：指流水线中除有串行连接的通路外，还有反馈回路。

33．标量流水处理机：处理机不具有向量数据表示，仅对标量数据进行流水处理。

34．流水线效率：流水线的设备利用率。

35．流水线寄存器文件：分割流水线各段逻辑的寄存器组。

36．指令发射：指令从流水线的译码段进入执行段的过程。

37．流水线定向技术：流水线中将计算结果从其产生的地方直接送到真正需要它的地方，而不是从寄存器文件读出使用，它是一种解决数据相关，避免流水线暂停的技术。

38．向量处理机：处理机具有向量数据表示，并通过向量指令对向量的各元素进行处理。

39．结构相关：某些指令组合在流水线中重叠执行时，产生资源冲突，则称该流水线有结构相关。

40．数据相关：当指令在流水线中重叠执行时，流水线有可能改变指令读/写操作的顺序，

使得读/写操作顺序不同于它们非流水实现时的顺序，将导致数据相关。

41．写后写相关——两条指令i，j，i在j前进入流水线，j、i的操作数一样，在流水线中重叠执行时，j可能在i写入其结果之前就先行对保存该结果的寄存器进行写操作，导致写错误。

42．RAW相关：也即写后读相关（RAW：read after write ）,j的执行要用到i的计算结果，但是当其在流水线中重叠执行时，j可能在i写入其计算结果之前就先行对保存该结果的寄存器进行读操作，所以j会读到错误的值。这是最常见的一种数据相关。

43．WAR相关：也即读后写相关（WAR：write after read）两条指令i，j，i在j前进入流水线，j可能在i读某个寄存器之前对该寄存器进行写操作，导致i读出数据错误。

44．定向：将计算结果从其产生的地方直接送到其它指令需要它的地方，或所有需要它的功能单元，避免暂停。

45．向量流水处理机：具有向量数据表示、向量指令的流水线处理机叫向量流水处理机。

46．向量的链接：允许一个向量操作一旦它的向量源操作数的单个元素可用时就开始。

47．存储层次——采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。

48．全相联映射策略：主存中的任意一块均可被放置到Cache中任意一个位置的方法。

49．组相联Cache映象：某一内存块只能放入Cache的某一固定组中，同时该块可以放入这一组中的任意一块。

50．Cache替换算法——当Cache块失效将主存块装入Cache又出现Cache块冲突时，需要按照某种策略把Cache中的一块替换出去，这种策略就称为替换算法。

51．Cache并行查找算法：在组相联或全相联cache中并行访问和比较多个tag，并行访问数据体的查找模式。

52．Cache串行查找算法：cache中串行依次行访问和比较多个tag，串行行访问数据体的查找模式。

53．写直达法：执行“写”操作时，不仅写入Cache，而且也写入下一级存储器。

54．写回法：执行“写”操作时，只写入Cache。仅当Cache中相应的块被替换时，才写回主存。

55．按写分配：写失效时，先把所写单元所在的块调入Cache，再行写入。

56．不按写分配：写失效时，直接写入下一级存储器而不调块。

57．写合并：当把数据写入写缓冲器时，判断本次所写入单元的块地址是否与写缓冲器中某个有效块的地址相同，若是，则把新数据与该块合并。

58．Victim Cache——位于Cache和存储器之间的又一级Cache，容量小，采用全相联策略。用于存放由于失效而被丢弃（替换）的那些块。每当失效发生时，在访问下一级存储器之前，先检查Victim Cache中是否含有所需块。

59．按写分配法：当Cache失效时，先将要写的单元的相应的块调入Cache，然后再进行写

操作。

60．Cache的强制性失效：当地一次访问一个块时，该块不在Cache中，需要从下一级存储器中调入Cache，这就是强制性失效。

61．TLB——转换查找缓冲器，用其可以将地址转换结果保存，这样就可以减少主存读写操作中的地址转换工作。

62．USB总线——通用串行总线。应用在PC领域的新型接口技术，USB 将取代当前PC上的串口和并口，目的是提供设备的热插拔和即插即用的能力。

63．消息通过时间：消息的通过时间是指消息的第一位从发送端到接收端所需要的时间。

64．磁盘寻道时间：磁盘的寻道时间是指将磁头从某一位置移动到所要访问的信息所在的磁道所需要的时间。

65．同步总线：有统一的时钟协调各个设备操作的总线。

66．故障性预取：是指在预取时，如果出现虚地址故障或违反保护权限，就会发生异常。

67．多处理机系统：由多个不同类型，至少担负不同功能的处理机组成，按照作业要求的顺序，利用时间重叠原理，依次对它们的多个任务进行处理，各自完成规定的功能动作。

68．并行处理机：重复设置多个同样的处理单元（PE），按照一定的方式相互连接，在同一的控制部件（CU）作用下，各自对分配来的数据并行地完成同一条指令所规定的操作。

69．分布式共享多处理机——采用非集中式，存储器分布到各个处理器上的多处理机。

70．同构型多处理机——由多个同种类型、至少同等功能的处理机组成、同时处理同一作业中能并行执行的多个任务的机器。

71．异构型多处理机：由多个不同类型，至少担负不同功能的处理机组成，按照作业要求顺序，利用时间重叠原理，依次对它们的多个任务加工，各自完成规定的功能动作。

72．结点度：互联网络终于结点相连结的边的数目。

73．互连网络的直径：互连网络中任意两个结点之间最短路径长度的最大值。

74．流水线吞吐率：是指单位时间内流水线所完成的任务数或输出结果的数量。

75．流水线最大吞吐率：是指流水线在达到稳定状态后所得到的吞吐率。

76．流水线实际吞吐率：是指m段流水线完成n个任务所达到的吞吐率。

77．流水线加速比：是指流水线速度与等功能的非流水线速度之比。

78．流水线暂停：流水线控制某条指令及其后面所有指令的执行，使该指令之前的所有指令继续执行的技术。

79．强制性失效：当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需从下一级存储器中调入Cache，这就是强制性失效，也称冷启动失效或首次访问失效。

80．容量失效：如果程序执行时所需的块不能全部调入Cache中，则当某些块被替换后，

若又重新被访问，就会发生失效。这种失效称为容量失效。

81．冲突失效：在组相联或直接映象Cache中，若太多的块映象到同一组(块)中，则会出现该组中某个块被别的块替换(即使别的组或块有空闲位置)，然后又被重新访问的情况。这就是发生了冲突失效。(碰撞失效，干扰失效)

82．非阻塞Cache：Cache失效时仍允许CPU进行其它的命中访问。即允许“失效下命中”

83．虚拟Cache：访问Cache的索引以及Cache中的标识都是虚拟地址的一部分。

84．RAID:廉价磁盘冗余阵列，简称盘阵列技术。

85．RAID 1: 镜像盘，使用双备份磁盘。

86．RAID 2: 位交叉式海明编码阵列。

87．RAID 3: 位交叉奇偶校验盘阵列。

88．RAID 4: 专用奇偶校验独立存取盘阵列。

89．RAID 5: 块交叉分布式奇偶校验盘阵列。

90．RAID 6: 双维奇偶校验独立存取盘阵列。

91．同步总线；同步总线上所有设备通过统一的总线系统时钟进行同步。

92．异步总线：设备之间没有统一的系统时钟，设备自己内部定时。设备之间的信息传送用总线发送器和接收器控制。但在传输时，异步总线需要额外的同步开销。

93．I/O总线标准：定义设备连接规则的文件。

94．并行计算：指同时对多个任务或多条指令、或对多个数据项进行处理。

95．并行计算机系统：是将多个处理器通过网络以一定的连接方式有序地组织起来，能够完成并行计算的计算机系统。

96．同步消息传递：请求处理器发送一个请求后一直要等到应答结果才继续运行。

97．异步消息传递：发送方不先经请求就直接把数据送往数据接收方。

98．集中式共享存储器体系结构：多个处理器共享一个存储器的多处理系统结构。

99．Cache一致性协议：对多个处理器维护一致性的协议。

100．分布式共享存储器体系结构：存储器分布于各结点中，所有的结点通过网络互连。

访问可以是本地的，也可是远程的。