东南大学信息学院《计算机组织与结构》期末试卷解析

“计算机组织与结构：性能设计 william stalling 东南大学信息学院 期末试卷答案15-16-2 - 答案.pdf” 本文档是东南大学信息学院针对“计算机组织与结构”课程的一份期末考试试卷，重点讨论了计算机性能设计的相关概念，由William Stalling的教材内容衍生而来。试卷主要测试学生对计算机系统结构、存储系统、指令集架构以及流水线技术等基础知识的理解和应用。 试卷内容主要包括以下几个部分： 1. 局部性原理：这部分考察了存储系统的性能优化基础，即局部性原理。该原理指出，程序执行时，内存访问倾向于集中在一定范围内，短时间内处理器会频繁访问同一组内存位置。这种特性使得两级或多级存储系统能够通过缓存技术提高效率，因为最近使用的数据更有可能再次被需要，从而减少了访问较慢主存的需求。 2. 寻址模式：试题探讨了指令集中常见的寻址方式，如直接寻址、间接寻址、寄存器寻址和各种形式的变址寻址。这些寻址模式允许处理器灵活地定位和处理数据，提高指令执行的速度和效率。寄存器加偏移量的寻址方式可以减少访问内存的次数，因为操作数的地址可以由寄存器值和一个常量偏移量组合得出。 3. 流水线技术：试卷还涉及了提高处理器性能的流水线技术。通过自动重排程序中的指令，可以使得分支指令在流水线的不同阶段更好地同步，从而减少因分支预测错误导致的流水线停顿。流水线技术通过将CPU操作分解为多个并行的步骤，使得每个步骤可以在不等待前一步完成的情况下开始，显著提高了处理器的吞吐量。 此外，试卷可能还包含了其他主题，如指令集架构的优化、计算机性能指标分析、缓存的层次结构、总线协议、运算器设计、I/O系统等内容。这些知识点都是计算机组织与结构课程的核心组成部分，旨在让学生深入理解计算机硬件如何影响软件性能，并学会评估和优化系统设计。通过这样的考试，学生可以检验自己对计算机底层运作原理的掌握程度，并提升在未来工作中解决实际问题的能力。