1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)名詞解釋匯總八1.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)包括指令集結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成 和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的內(nèi)容。.透明性：在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，對(duì)這種本來(lái)是存在的事物或?qū)傩? 但從某種角度看又好像不存在的概念稱為透明性(transparency)。.程序訪問(wèn)的局部性原理：程序總是傾向于訪問(wèn)最近剛訪問(wèn)過(guò)的信息，或和當(dāng)前所訪問(wèn)的信息相近的信息， 程序?qū)π畔⒌倪@一訪問(wèn) 特性就稱之為程序訪問(wèn)的局部性原理。. RISC精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)。. CPI指令日t鐘數(shù)(Cycles per Instruction)。. Amdahl定律一一加快某部件執(zhí)行速度所獲得的系統(tǒng)性能加速 比，受限于該部件在系統(tǒng)中的所占的重

2、要性。.系列機(jī)：在一個(gè)廠家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同的指令集結(jié)構(gòu)，但具 有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。.軟件兼容：同一個(gè)軟件可以不加修改地運(yùn)行于體系結(jié)構(gòu)相同的各檔機(jī)器，而且它們所獲得的結(jié)果一樣，差別只在于有不同的運(yùn)行 時(shí)間。.基準(zhǔn)程序：選擇一組各個(gè)方面有代表性的測(cè)試程序，組成的 一個(gè)通用測(cè)試程序集合，用以測(cè)試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能.合成測(cè)試程序：首先對(duì)大量的應(yīng)用程序中的操作進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 得到各種操作的比例，再按照這個(gè)比例人為制造出的測(cè)試程序。. Benchmarks：測(cè)試程序包，選擇一組各個(gè)方面有代表性的測(cè) 試程序，組成的一個(gè)通用測(cè)試程序集合。.核心程序：從真實(shí)程序提取出來(lái)的用于評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)性能的小 的

3、關(guān)鍵部分。.通用寄存器型機(jī)器：指令集結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)操作數(shù)的存儲(chǔ)單元為通用寄存器的機(jī)器，稱之為通用寄存器型機(jī)器. Load/Store型指令集結(jié)構(gòu)：在指令集結(jié)構(gòu)中，除了 Load/Store指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器之外，其它所有指令的操作均是在寄存器之間進(jìn)行，這種指令集結(jié)構(gòu)稱之為L(zhǎng)oad/Store型指令集結(jié)構(gòu)。.虛擬機(jī)器：(virtual machine),由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器.操作系統(tǒng)虛擬機(jī)：直接管理傳統(tǒng)機(jī)器中軟硬件資源的機(jī)器抽象，提供了傳統(tǒng)機(jī)器所沒(méi)有的某些基本操作和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如文件系統(tǒng)、虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)、多道程序系統(tǒng)和多線程管理等。.并行性：是指在同一時(shí)刻或是同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工

4、作。只要時(shí)間上互相重迭，就存在并行性。.時(shí)間局部性：程序即將用到的信息很可能就是目前正在使用 的信息。.程序的空間局部性：程序即將用到的信息很可能與目前正在 使用的信息在空間上相鄰或者臨近。.操作數(shù)表示：機(jī)器硬件能夠直接識(shí)別處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).指令周期：執(zhí)行一條機(jī)器指令所用的時(shí)間，包括取指令、分 析指令和執(zhí)行指令的時(shí)間。.尋址技術(shù)：確定操作數(shù)地址的技術(shù)。.流水線：將一個(gè)重復(fù)的時(shí)序過(guò)程，分解為若干個(gè)子過(guò)程，而每一個(gè)子過(guò)程都可有效地在其專用功能段上與其他子過(guò)程同時(shí)執(zhí)行。.單功能流水線：只能完成一種固定功能的流水線.多功能流水線：流水線的各段可以進(jìn)行不同的連接，從而使 流水線在不同的時(shí)間，或者在同一時(shí)間

5、完成不同的功能.靜態(tài)流水線：同一時(shí)間內(nèi)，流水線的各段只能按同一種功能 的連接方式工作。.動(dòng)態(tài)流水線：同一時(shí)間內(nèi)，當(dāng)某些段正在實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)算時(shí), 另一些段卻在實(shí)現(xiàn)另一種運(yùn)算。.部件級(jí)流水線：（運(yùn)算操作流水線）把處理機(jī)的算術(shù)邏輯部 件分段，以便各種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行流水操作。.處理機(jī)型流水線：（指令流水線）把解釋指令的過(guò)程按照流 水方式處理.處理機(jī)間流水線：（宏流水線）由兩個(gè)以上的處理機(jī)串行地 對(duì)同一數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，每一個(gè)處理機(jī)完成一項(xiàng)任務(wù)。.線性流水線：指流水線的各段串行連接，沒(méi)有反饋回路。.非線性流水線：指流水線中除有串行連接的通路外，還有反 饋回路。.標(biāo)量流水處理機(jī)：處理機(jī)不具有向量數(shù)據(jù)表示，僅對(duì)標(biāo)

6、量數(shù) 據(jù)進(jìn)行流水處理。.流水線效率：流水線的設(shè)備利用率.流水線寄存器文件：分割流水線各段邏輯的寄存器組.指令發(fā)射：指令從流水線的譯碼段進(jìn)入執(zhí)行段的過(guò)程.流水線定向技術(shù)：流水線中將計(jì)算結(jié)果從其產(chǎn)生的地方直接 送到真正需要它的地方，而不是從寄存器文件讀出使用，它是一種解 決數(shù)據(jù)相關(guān)，避免流水線暫停的技術(shù)。.向量處理機(jī)：處理機(jī)具有向量數(shù)據(jù)表示，并通過(guò)向量指令對(duì) 向量的各元素進(jìn)行處理。.結(jié)構(gòu)相關(guān)：某些指令組合在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，產(chǎn)生資源 沖突，則稱該流水線有結(jié)構(gòu)相關(guān)。.數(shù)據(jù)相關(guān)：當(dāng)指令在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，流水線有可能改 變指令讀/寫操作的順序，使得讀/寫操作順序不同于它們非流水實(shí)現(xiàn) 時(shí)的順序，將導(dǎo)

7、致數(shù)據(jù)相關(guān)。.寫后寫相關(guān)一一兩條指令i, j, i在j前進(jìn)入流水線，j、i的 操作數(shù)一樣，在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，j可能在i寫入其結(jié)果之前就 先行對(duì)保存該結(jié)果的寄存器進(jìn)行寫操作，導(dǎo)致寫錯(cuò)誤。. RAW相關(guān)：也即寫后讀相關(guān)(RAW： read after write ) ,j的執(zhí)行要用到i的計(jì)算結(jié)果，但是當(dāng)其在流水線中重疊執(zhí)行時(shí)，j可 能在i寫入其計(jì)算結(jié)果之前就先行對(duì)保存該結(jié)果的寄存器進(jìn)行讀操作，所以j會(huì)讀到錯(cuò)誤的值。這是最常見(jiàn)的一種數(shù)據(jù)相關(guān)。. WAR相關(guān)：也即讀后寫相關(guān)(WAR： write after read )兩條 指令i, j, i在j前進(jìn)入流水線，j可能在i讀某個(gè)寄存器之前對(duì)該寄存

8、器進(jìn)行寫操作，導(dǎo)致i讀出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。.定向：將計(jì)算結(jié)果從其產(chǎn)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單元，避免暫停。.向量流水處理機(jī)：具有向量數(shù)據(jù)表示、 向量指令的流水線處理機(jī)叫向量流水處理機(jī)。.向量的鏈接：允許一個(gè)向量操作一旦它的向量源操作數(shù)的單 個(gè)元素可用時(shí)就開(kāi)始.存儲(chǔ)層次一一采用不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)器，處在離 CPU 不同距離的層次上，目標(biāo)是達(dá)到離 CPU最近的存儲(chǔ)器的速度，最遠(yuǎn) 的存儲(chǔ)器的容量。.全相聯(lián)映射策略：主存中的任意一塊均可被放置到 Cache中 任意一個(gè)位置的方法。.組相聯(lián)Cache映象：某一內(nèi)存塊只能放入Cache的某一固定 組中，同時(shí)該塊可以放入這一組中的

9、任意一塊。. Cache替換算法一一當(dāng)Cache塊失效將主存塊裝入Cache又 出現(xiàn)Cach啾沖突時(shí)，需要按照某種策略把Cache中的一塊替換出去, 這種策略就稱為替換算法。. Cache并行查找算法：在組相聯(lián)或全相聯(lián)cache中并行訪問(wèn)和比較多個(gè)tag,并行訪問(wèn)數(shù)據(jù)體的查找模式。. Cache串行查找算法：cache中串行依次行訪問(wèn)和比較多個(gè)tag,串行行訪問(wèn)數(shù)據(jù)體的查找模式。.寫直達(dá)法：執(zhí)行“寫”操作時(shí)，不僅寫入 Cache,而且也寫 入下一級(jí)存儲(chǔ)器。.寫回法：執(zhí)行“寫”操作時(shí)，只寫入 Cache僅當(dāng)Cache中 相應(yīng)的塊被替換時(shí)，才寫回主存。.按寫分配：寫失效時(shí)，先把所寫單元所在的塊調(diào)入

10、Caches再行寫入。.不按寫分配：寫失效時(shí)，直接寫入下一級(jí)存儲(chǔ)器而不調(diào)塊。.寫合并：當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入寫緩沖器時(shí)，判斷本次所寫入單元的塊地址是否與寫緩沖器中某個(gè)有效塊的地址相同，若是，則把新數(shù)據(jù) 與該塊合并。. Victim Cache位于Cache和存儲(chǔ)器之間的又一級(jí) CachesVictim容量小，采用全相聯(lián)策略。用于存放由于失效而被丟棄（替換）的那 些塊。每當(dāng)失效發(fā)生時(shí)，在訪問(wèn)下一級(jí)存儲(chǔ)器之前，先檢查Cache中是否含有所需塊.按寫分配法：當(dāng)Cache失效時(shí)，先將要寫的單元的相應(yīng)的塊 調(diào)入Cache然后再進(jìn)行寫操作. Cache的強(qiáng)制性失效：當(dāng)?shù)匾淮卧L問(wèn)一個(gè)塊時(shí)，該塊不在 Cache中，需要

11、從下一級(jí)存儲(chǔ)器中調(diào)入 Cach0 這就是強(qiáng)制性失效。. TLB-轉(zhuǎn)換查找緩沖器，用其可以將地址轉(zhuǎn)換結(jié)果保存, 這樣就可以減少主存讀寫操作中的地址轉(zhuǎn)換工作。. USB總線一一通用串行總線。應(yīng)用在 PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，USB將取代當(dāng)前PC上的串口和并口，目的是提供設(shè)備的熱插拔 和即插即用的能力。.消息通過(guò)時(shí)間：消息的通過(guò)時(shí)間是指消息的第一位從發(fā)送端 到接收端所需要的時(shí)間。.磁盤尋道時(shí)間：磁盤的尋道時(shí)間是指將磁頭從某一位置移動(dòng) 到所要訪問(wèn)的信息所在的磁道所需要的時(shí)間。.同步總線：有統(tǒng)一的時(shí)鐘協(xié)調(diào)各個(gè)設(shè)備操作的總線.故障性預(yù)?。菏侵冈陬A(yù)取時(shí)，如果出現(xiàn)虛地址故障或違反保 護(hù)權(quán)限，就會(huì)發(fā)生異常。.多處

12、理機(jī)系統(tǒng)：由多個(gè)不同類型，至少擔(dān)負(fù)不同功能的處理 機(jī)組成，按照作業(yè)要求的順序，利用時(shí)間重疊原理，依次對(duì)它們的多 個(gè)任務(wù)進(jìn)行處理，各自完成規(guī)定的功能動(dòng)作。.并行處理機(jī)：重復(fù)設(shè)置多個(gè)同樣的處理單元（PB,按照一定的方式相互連接，在同一的控制部件（CU）作用下，各自對(duì)分配 來(lái)的數(shù)據(jù)并行地完成同一條指令所規(guī)定的操作。.分布式共享多處理機(jī)一一采用非集中式， 存儲(chǔ)器分布到各個(gè)處理器上的多處理機(jī)。.同構(gòu)型多處理機(jī)一一由多個(gè)同種類型、至少同等功能的處理 機(jī)組成、同時(shí)處理同一作業(yè)中能并行執(zhí)行的多個(gè)任務(wù)的機(jī)器.異構(gòu)型多處理機(jī)：由多個(gè)不同類型，至少擔(dān)負(fù)不同功能的處 理機(jī)組成，按照作業(yè)要求順序，利用時(shí)間重疊原理，依次

13、對(duì)它們的多 個(gè)任務(wù)加工，各自完成規(guī)定的功能動(dòng)作。.結(jié)點(diǎn)度：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)終于結(jié)點(diǎn)相連結(jié)的邊的數(shù)目.互連網(wǎng)絡(luò)的直徑：互連網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間最短路徑長(zhǎng) 度的最大值。.流水線吞吐率：是指單位時(shí)間內(nèi)流水線所完成的任務(wù)數(shù)或輸 出結(jié)果的數(shù)量。.流水線最大吞吐率：是指流水線在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后所得到的 吞吐率.流水線實(shí)際吞吐率：是指 m段流水線完成n個(gè)任務(wù)所達(dá)到 的吞吐率。.流水線加速比：是指流水線速度與等功能的非流水線速度之比。.流水線暫停：流水線控制某條指令及其后面所有指令的執(zhí)行, 使該指令之前的所有指令繼續(xù)執(zhí)行的技術(shù)。.強(qiáng)制性失效：當(dāng)?shù)谝淮卧L問(wèn)一個(gè)塊時(shí)，該塊不在Cache中,需從下一級(jí)存儲(chǔ)器中調(diào)入 Cach

14、e這就是強(qiáng)制性失效，也稱冷啟動(dòng)失效或首次訪問(wèn)失效。.容量失效：如果程序執(zhí)行時(shí)所需的塊不能全部調(diào)入 Cache中, 則當(dāng)某些塊被替換后，若又重新被訪問(wèn)，就會(huì)發(fā)生失效。這種失效稱 為容量失效。.沖突失效：在組相聯(lián)或直接映象 Cache中，若太多的塊映象 到同一組（塊）中，則會(huì)出現(xiàn)該組中某個(gè)塊被別的塊替換（即使別的組或 塊有空閑位置），然后又被重新訪問(wèn)的情況。這就是發(fā)生了沖突失效。 （碰撞失效，干擾失效）.非阻塞Cache Cache失效時(shí)仍允許CPU進(jìn)行其它的命中訪 問(wèn)。即允許“失效下命中”.虛擬Cache：訪問(wèn)Cache的索引以及Cache中的標(biāo)識(shí)都是虛 擬地址的一部分. RAID廉價(jià)磁盤冗余陣列，簡(jiǎn)稱盤陣列技術(shù)。. RAID 1:鏡像盤，使用雙備份磁盤。. RAID 2:位交叉式海明編碼陣列. RAID 3:位交叉奇偶校驗(yàn)盤陣列. RAID 4:專用奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取盤陣列. RAID 5:塊交叉分布式奇偶校驗(yàn)盤陣列. RAID 6:雙維奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取盤陣列.同步總線；同步總線上所有設(shè)備通過(guò)統(tǒng)一的總線系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn) 行同步。.異步總線：設(shè)備之間沒(méi)有統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)鐘，設(shè)備自己內(nèi)部定 時(shí)。設(shè)備之間的信息傳送用總線發(fā)送器和接收器控制。但在傳輸時(shí)， 異步總線需要額外的同步開(kāi)銷。. I/O總線標(biāo)準(zhǔn)：定義設(shè)備連接規(guī)則的文件.并行計(jì)算：指同時(shí)對(duì)多個(gè)任務(wù)或多條指令、或?qū)Χ鄠€(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng) 進(jìn)行處理。