计算机系统结构期末考试知识点梳理：性能指标与设计原则

计算机系统结构期末考试题目涵盖了多个核心概念，旨在测试学生对计算机体系架构的理解。以下是章节内容概要： 第一章：计算机系统构造基础 1. **定义**：计算机系统构造被视为程序设计者眼中系统的概念性和功能特性，包括硬件和软件交互的抽象视图。 2. **透明性**：强调了技术中某些存在但可能不易察觉的特性，如硬件的底层细节对上层用户或应用程序而言是透明的。 3. **兼容性**：向后兼容性指的是程序可以在不同代际的计算机上运行而保持结果一致性，仅在性能上有所区别。 4. **Amdahl定律**：阐述了系统性能提升与关键部分速度改进之间的关系，强调了并行化的重要性。 5. **CPI (Clock Cycles per Instruction)**：衡量一条指令的平均执行时间，反映CPU效率。 6. **MIPS (Million Instructions Per Second)**：衡量每秒执行的指令数量，是衡量处理器性能的标准。 7. **MFLOPS (Million Floating Point Operations Per Second)**：衡量每秒浮点运算次数，用于评估浮点处理能力。 8. **命中率**：描述了缓存或内存访问效率，即数据在快速存取设备中被找到的概率。 9. **Flynn分类法**：按指令流和数据流的不同组合，将计算机架构分为SISD、SIMD、MISD（已废弃）和MIMD。 10. **设计原理**：包括优化常用操作速度、遵循Amdahl定律、利用CPU性能公式和利用访问局部性。 11. **CPI和加速比计算**：涉及计算性能指标和比较优化前后性能提升的方法。 12. **软硬件实现**：分析了硬件实现的快速和成本高、灵活性差等特性，以及软件实现的低速、低成本和灵活度高的特点。 13. **系统评价标准**：关注运算速度、存储器系统、其他性能和成本等因素。 第二章：指令系统 1. **数据表示和类型**：关注计算机能直接处理的数据形式和类别。 2. **浮点数与定点数**：强调浮点数的灵活性，小数点位置不是固定的。 3. **浮点数表示**：包括尾数、阶码和符号位的物理空间分配。 这些知识点展示了计算机系统结构的基础理论，从硬件视角到软件设计原则，以及实际应用中的关键性能指标。理解并掌握这些内容对于期末考试至关重要。