CISC与RISC比较及存储系统原理解析

"该资源为系统架构设计师的章节分类真题合集，主要涵盖计算机组成与体系结构的相关知识，包括复杂指令集系统(CISC)与精简指令集系统(RISC)的区别，存储器系统的分级存储体系，主存储器和辅助存储器的配置计算，以及Cache存储器的工作原理和流水线技术的应用。" 在计算机组成与体系结构中，CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）是两种不同的设计哲学。CISC的特点是拥有丰富的指令集，可以执行复杂的操作，但可能导致芯片设计复杂度高。而RISC则相反，它简化了指令集，指令长度固定，种类和寻址方式较少，更易于硬件实现，通常采用硬布线逻辑执行指令，从而提高执行效率。RISC的优化目标是减少指令数量，提高执行速度。 存储器系统部分，介绍了分级存储体系的重要性，其主要目的是解决存储器在容量、速度和价格之间的矛盾。主存储器（内存）的配置问题，如利用8K×4bit的存储器芯片构建内存，需要根据地址范围进行计算，以确定所需芯片的数量。辅助存储器（如磁盘）涉及磁道移动、旋转延迟和数据传输时间，这些因素在计算读取文件总时间时都需要考虑。 Cache存储器是提高系统性能的关键，它的设计目标是提高命中率，而不仅仅是与主存容量匹配。替换算法的确影响Cache命中率，但设计时通常会权衡成本和性能。CPU中的L1、L2 Cache容量通常小于CPU之外的L3 Cache，因为更接近CPU的Cache速度要求更高，但成本也相应增加。 流水线技术在处理器设计中用于提升处理速度，通过将指令执行过程划分为多个阶段并行执行，使得每个阶段在时钟周期内完成一部分工作，从而实现连续处理多条指令，提高吞吐量。例如，5级流水线可能包括取指、译码、执行、访存和写回等阶段。 这些真题反映了系统架构设计师需要掌握的基础知识，涵盖了计算机硬件系统的核心组件及其优化策略，对于理解和设计高效能的计算机系统至关重要。