計算機體系結構第七八章複習

2022-08-31 02:33:03 字數 2407 閱讀 6450

第6章輸入/輸出系統

填空或選擇:1、i/o系統的可靠性、可用性和可信性(了解)

簡答題:1、根據資訊傳送方式的不同,將通道分為三種型別,三種型別的通道與cpu、裝置控制器和外設的連線關係 (1)位元組多路通道 a為多台低速或中速的外設服務。b以位元組交叉的方式分時輪流地為它們服務。

c位元組多路通道可以包含多個子通道,每個子通道連線一台裝置控制器。 (2)選擇通道 a為多台高速外圍裝置服務。 b在一段時間內只為一台高速外設獨佔使用。

c選擇通道的硬體包括5個暫存器、格式變換部件及通道控制部件

(3)陣列多路通道 a適用於高速裝置。b每次選擇乙個高速裝置後傳送乙個資料塊,輪流為多台外圍裝置服務。c陣列多路通道之所以能夠並行地為多台高速裝置服務,是因為雖然其所連裝置的傳輸速率很高,但定址等輔助操作時間很長。

判斷題:看課本p225--226 頁raid的分級及其特性

第7章互連網路

名詞解釋:互連網路是一種由開關元件按照一定的拓撲結構和控制方式構成的網路,用來實現計算機系統中結點之間的相互連線。這些結點可以是處理器、儲存模組或其他裝置。

填空:1、看看課本中p253—255頁中的交換函式和均勻洗牌函式

交換函式:實現二進位制位址編碼中第k位互反的輸入端與輸出端之間的連線

主要用於構造立方體互連網路和各種超立方體互連網路。它共有n=log2n種互連函式。(n為結點個數)當n=8時,n=3,可得到常用的立方體互連函式:

n=8 的立方體交換函式

均勻洗牌函式:將輸入端分成數目相等的兩半,前一半和後一半按類似均勻混洗撲克牌的方式交叉地連線到輸出端(輸出端相當於混洗的結果)。

函式關係

即把輸入端的二進位制編號迴圈左移一位。

n=8 的均勻洗牌和逆均勻洗牌函式

逆均勻洗牌函式:將輸入端的二進位制編號迴圈右移

一位而得到所連線的輸出端編號。

互連函式

逆均勻洗牌是均勻洗牌的逆函式

2、互連網路的主要特性引數有:

(1)網路規模:網路中結點的個數。表示該網路所能連線的部件的數量。

(2)結點度:與結點相連線的邊數(通道數),包括入度和出度。進入結點的邊數稱為入度。

從結點出來的邊數稱為出度。

(3)距離:對於網路中的任意兩個結點,從乙個結點出發到另乙個結點終止所需要跨越的邊數的最小值。

(4)網路直徑:網路中任意兩個結點之間距離的最大值。網路直徑應當盡可能地小。

(5)結點之間的線長:兩個結點之間連線的長度,用公尺、千公尺等表示。

(6)等分寬度:當某一網路被切成相等的兩半時,沿切口的邊數(通道數)的最小值稱為通道等分寬度,用b表示。線等分寬度:

b=b×w 其中:w為通道寬度(用位表示)。該引數主要反映了網路最大流量。

(7)對稱性:從任何結點看到的拓撲結構都是相同的網路稱為對稱網路。 對稱網路比較容易實現,程式設計也比較容易。 課本p257弄清楚線性陣列和環和帶弦環。

第8章多處理機

根據系統中處理器個數的多少,可把現有的mimd計算機分為兩類:

(每一類代表了一種儲存器的結構和互連策略)

(1)集中式共享儲存器結構 a最多由幾十個處理器構成。b通過大容量的cache和匯流排互連使各處理器共享乙個單獨的物理儲存器。

(2)分布式儲存器結構每個結點包含:a、處理器 b、儲存器 c、i/o d、互連網路介面

在許多情況下,分布式儲存器結構優於集中式共享儲存器結構。

簡答題:1、共享儲存器通訊的主要優點 :

(1)與常用的對稱式多處理機使用的通訊機制相容。(2)當處理器通訊方式複雜或程式執行動態變化時易於程式設計,同時在簡化編譯器設計方面也占有優勢。(3)當通訊資料量較小時,通訊開銷較低,頻寬利用較好。

(4)通過硬體控制的cache減少了遠端通訊的頻度,減少了通訊延遲以及對共享資料的訪問衝突。

訊息傳遞通訊機制的主要優點(1)硬體較簡單。(2)通訊是顯式的,因此更容易確定何時發生通訊以及通訊開銷是多少,以便程式設計者和編譯程式設法減少通訊開銷。

2、寫更新和寫作廢協議效能上的差別主要來自:

(1)在對同乙個資料進行多次寫操作而中間無讀操作的情況下,寫更新協議需進行多次寫廣播操作,而寫作廢協議只需一次作廢操作。(2)在對同一cache塊的多個字進行寫操作的情況下,寫更新協議對於每乙個寫操作都要進行一次廣播,而寫作廢協議僅在對該塊的第一次寫時進行作廢操作即可。寫作廢是針對cache塊進行操作,而寫更新則是針對字(或位元組)進行。

(3)考慮從乙個處理器a進行寫操作後到另乙個處理器b能讀到該寫入資料之間的延遲時間。 寫更新協議的延遲時間較小。

填空題:1、在多個處理器中用來維護一致性的協議稱為cache一致性協議

關鍵:跟蹤記錄共享資料塊的狀態

兩類協議(採用不同的共享資料狀態跟蹤技術)

(1)目錄法(directory) 物理儲存器中共享資料塊的狀態及相關資訊均被儲存在乙個稱為目錄的地方。(2)監聽法(snooping)當物理儲存器中的資料塊被調入cache時,其共享狀態資訊與該資料塊一起放在該cache中。

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