虚拟存储器与并行处理计算机系统结构解析

"自考计算机科学与技术之系统结构简答题.pdf" 在计算机科学与技术领域，系统结构是理解和设计高性能计算机系统的基础。这份资料中包含了关于这个主题的一些关键概念的简答题及其答案，有助于深入理解计算机系统的工作原理。 1. 虚拟存储器是一种通过结合主存和辅存来创建的存储系统，它允许程序以类似访问主存的方式访问外部存储。虚拟存储器的最大特点是其地址空间可以扩展到CPU的最大寻址能力，通常远大于实际物理内存的大小。为了提高访问效率，常用的一部分虚拟地址被映射到高速的主存储器，而其他部分则映射到慢速但容量大的外存储器，实现了大容量存储和接近主存速度的效果。这种方法有效地解决了内存容量不足的问题，并优化了程序的运行效率。 2. 并行处理计算机有多种基本结构，除了分布式处理、大规模并行处理（MPP）和机群系统，还包括： - 流水线计算机：通过将计算过程划分为多个阶段，实现指令的连续执行，以提高处理速度。流水线设计需要解决诸如控制流管理、冲突检测、分支处理、指令和数据相关性处理等问题。 - 阵列处理机：拥有大量处理单元，它们以特定模式互连，适合执行并行计算。阵列处理机的设计关注点包括存储器组织、数据分布算法以及高效并行算法的实现。 - 多处理机：由多个处理器共享同一内存系统，适用于并发处理多个任务。多处理机需要解决处理器间通信、存储管理和资源分配等复杂问题。 - 数据流计算机：基于数据驱动的执行模型，当所需数据可用时即执行操作。这类计算机的设计着重于硬件结构优化、数据流程序图和并行执行效率。 3. 超长指令机（VLIW，Very Long Instruction Word）系统设计遵循以下原则： - 单一控制流：只有一个控制器，每个时钟周期处理一条长指令。 - 指令分段：长指令被分割成多个控制字段，每个字段直接控制相应的功能部件。 - 并行硬件：包含大量数据通路和功能部件，编译时已考虑到数据相关，简化了控制硬件。 - 预编译调度：在编译阶段完成指令中的并行操作调度，以最大化执行效率。 4. IBM 370系统中的中断分类是为了更有效地管理和处理各种中断请求。中断分类减少了硬件的复杂性和成本，因为对于众多中断源，不必为每个单独设置服务程序入口。相反，可以将相似性质的中断源归为一类，使用共同的中断服务程序来处理。这样做不仅可以简化硬件设计，还能提高中断处理的效率和灵活性。 这些简答题涵盖了虚拟存储器、并行处理系统架构、超长指令机设计原则以及中断处理的关键概念，这些都是计算机科学与技术中系统结构课程的核心内容。学习和理解这些知识点对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要。