计算机硬件系统和软件系统
1.计算机系统组织结构图
存储器
外部设备 输入设备：键盘、鼠标、摄像头、麦克风、扫描仪等
输出设备：显示器、打印机、耳机、音响、绘图仪等 运算器
中央处理器（CPU ）
控制器 主机 内存储器 计
算
机
系
统
硬盘
外存储器：光盘、U 盘（USB ）、内存卡等 存储器 各种板卡：主板、显卡、声卡、网卡等 随机存储器（RAM ） 只读存储器（ROM ） 硬件 软件操作系统：DOS 、Windows 、Unix 、Linux 、Ios 等
驱动程序：显卡驱动、声卡驱动、网卡驱动等 编程语言：C 语言、C#语言、Pascal 语言、数据库语言等 系统软件 应用软件：office 、WPS 、flash 、Photoshop 、图书馆管理系统等 、
2.计算机工作原理示意图
冯·诺依曼工作原理：数据通过输入设备，进入计算机的存储器，然后送到运算器，
运算完毕把结果送到存储器存储，最后经过输出设备呈现出来，整个过程由控制器进行控
制。
3.计算机的发展
①诞生：世界上第一台电子计算机ENIAC 于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，主要
用于军事。
②计算机的发展：计算机从诞生至今其主要元器件先后经历了四代。
第一代是电子管计算机，主要元器件：电子管。
第二代是晶体管计算机，主要元器件：晶体管。
第三代是小规模集成电路计算机，主要元器件：小规模集成电路。 第四代是大规模集成电路及超大规模集成电路计算机，主要元器件：大规模集成电路
及超大规模集成电路。
结果 数据
内存储器
控制器 运算器
输入设备 输出设备 主 机
实验室组织架构图
第1章质量方针目标与承诺 1.1质量方针 科学管理持续创新 关爱员工保护环境 诚信守约构筑精品 1.2目标与承诺 1.2.1试验检测工作坚持质量第一； 1.2.2当任务数量与检测质量矛盾时,首先确保检测质量； 1.2.3考核试验检测人员工作成绩时,首先考核其试验检测质量； 1.2.4试验检测无差错率达到98%,经审核发出的检测报告无差错率达到99%。
4.1.4实验室关键岗位的质量职责 4.1.4.1.实验室主任（由法定代表人担任） -----负责建立实验室管理体系，制定质量方针、质量目标，批准发布质量手册和程序文件； -----确定组织结构、岗位职责分工、权力委派； -----配备检测资源，保持和发展检测能力； -----批准或授权批准检测合同； -----建立实验室内部沟通机制，及时将客户和法定要求传达到所有员工； -----建立自我完善管理体系的机制，主持管理评审； -----承担检测活动中的民事法律责任； -----具有本实验室的最高决策权和否决权。 -----严格遵循CNAS-CL01:2006中规定的要求和责任。 4.1.4. 2 技术主管（或技术管理层） -----全面负责技术运作和确保运作质量所需资源； -----组织技术类程序文件的编写和宣贯，并维护其有效性； -----负责实验室技术能力的确认和开展新项目的审批； -----负责检测方法的选择和确认，组织制定、审批作业指导书； -----组织重大合同的评审和管理分包工作； -----组织技术性不符合工作的处理并实施相应的纠正或预防措施；-----制定员工技术培训计划，并组织实施 -----负责设施和环境的控制； -----负责仪器设备和外部服务供应的控制； -----负责测量溯源性的控制； -----组织编制和批准抽样计划； -----负责检测物品的控制； -----负责技术记录的规范与管理； -----落实检测质量的保证措施，组织评定测量不确定度、能力验证和比对；
计算机系统结构复习题 单选及填空： 计算机系统设计的主要方法 1、由上往下的设计（top-down） 2、由下往上的设计（bottom-up） 3、从中间开始（middle-out） Flynn分类法把计算机系统的结构分为以下四类： （1）单指令流单数据流 （2）单指令流多数据流 （3）多指令流单数据流 (4) 多指令流多数据流 堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。 累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。 通用寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。 名词解释： 虚拟机：用软件实现的机器叫做虚拟机，但虚拟机不一定完全由软件实现，有些操作可以由硬件或固件（固件是指具有软件功能的固件）实现。 系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。 兼容机：它是指由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。 流水线技术：将一个重复的时序过程，分解成为若干个子过程，而每一个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行。 单功能流水线：指流水线的各段之间的连接固定不变、只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：指各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能的流水线。 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成。这种流水线又称为无序流水线、错序流水线、异步流水线。 吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。 指令的动态调度：
是指在保持数据流和异常行为的情况下，通过硬件对指令执行顺序进行重新安排，以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。 指令的静态调度： 是指依靠编译器对代码进行静态调度，以减少相关和冲突。它不是在程序执行的过程中、而是在编译期间进行代码调度和优化的。 超标量： 一种多指令流出技术。它在每个时钟周期流出的指令条数不固定，依代码的具体情况而定，但有个上限。 超流水：在一个时钟周期内分时流出多条指令。 多级存储层次： 采用不同的技术实现的存储器，处在离CPU不同距离的层次上，各存储器之间一般满足包容关系，即任何一层存储器中的内容都是其下一层（离CPU更远的一层）存储器中内容的子集。目标是达到离CPU最近的存储器的速度，最远的存储器的容量。 写直达法： 在执行写操作时，不仅把信息写入Cache中相应的块，而且也写入下一级存储器中相应的块。写回法： 只把信息写入Cache中相应块，该块只有被替换时，才被写回主存。 集中式共享多处理机： 也称为对称式共享存储器多处理SMP。它一般由几十个处理器构成，各处理器共享一个集中式的物理存储器，这个主存相对于各处理器的关系是对称的， 分布式共享多处理机： 它的共享存储器分布在各台处理机中，每台处理机都带有自己的本地存储器，组成一个“处理机-存储器”单元。但是这些分布在各台处理机中的实际存储器又合在一起统一编址，在逻辑上组成一个共享存储器。这些处理机存储器单元通过互连网络连接在一起，每台处理机除了能访问本地存储器外，还能通过互连网络直接访问在其他处理机存储器单元中的“远程存储器”。 多Cache一致性： 多处理机中，当共享数据进入Cache，就可能出现多个处理器的Cache中都有同一存储器块的副本，要保证多个副本数据是一致的。 写作废协议： 在处理器对某个数据项进行写入之前，它拥有对该数据项的唯一的访问权 。 写更新协议： 当一个处理器对某数据项进行写入时，它把该新数据广播给所有其它Cache。这些Cache用该新数据对其中的副本进行更新。 机群：是一种价格低廉、易于构建、可扩放性极强的并行计算机系统。它由多台同构或异构
生物安全组织管理及其组织图 1 目的 建立病原微生物实验室生物安全体系，使之有效运行，明确相关部门及病原微生物实验室人员职责，落实实验室生物安全管理责任制，做到权责统一。 2 适用范围 适用于与病原微生物实验活动相关的科室和人员。 3 组织机构 生物安全管理实行中心主任责任制。 中心主任组织并授权生物安全领导小组负责生物安全工作，同时委派一名中心副主任具体主管；成立生物安全领导小组；相关科室的主任应对所辖科室的生物安全工作承担相应的领导责任。科负责人或项目负责人负责科室或具体项目的运行管理；各级人员应认真阅读、理解本手册，并在相关实验活动中严格遵守，在发生生物安全隐患、意外事件或事故时应及时报告。办公室、质管办等管理部门对责任范围内其他相关职能部门对生物安全体系的的生物安全工作进行监督检查；运行提供所需保障。实验室设置专职或兼职安全监督员。 生物安全管理体系结构框见图
4 各部门或人员职责 主任委员 ①对生物安全负总责； ②负责建立生物安全防护实验室管理体系； ③组织并授权生物安全领导小组负责实验室生物安全工作； ④批准和发布生物安全手册。 生物安全领导小组 ①负责中心生物安全管理工作； ②督导生物安全制度的执行和措施的落实； ③组织重大实验室生物安全事故的认定、危害评估和处置方案的制定； ④负责领导安全防护实验室的建设、管理、使用、维护； ⑤协调与实验室生物安全相关科室部门的工作。 ⑥负责制定生物安全管理工作规范、操作技术指南及规范性技术文件并定期进行评价和更新； ⑦提供生物安全相关技术和政策咨询； ⑧批准和发布生物安全相关的技术文件。 检验科负责人 ①负责实验室的日常管理、实验技术和生物安全工作； ②组织生物安全防护知识和有关法规、制度、规程的宣贯； ③组织相关人员按要求进行培训、考核、体检和预防接种； ④决定进入实验室的工作人员；
计算机系统结构试题及答案 一、选择题（50分，每题2分，正确答案可能不只一个，可单选 或复选） 1.（CPU周期、机器周期）是内存读取一条指令字的最短时间。 2.（多线程、多核）技术体现了计算机并行处理中的空间并行。 3.（冯?诺伊曼、存储程序）体系结构的计算机把程序及其操作数 据一同存储在存储器里。 4.（计算机体系结构）是机器语言程序员所看到的传统机器级所具 有的属性，其实质是确定计算机系统中软硬件的界面。 5.（控制器）的基本任务是按照程序所排的指令序列，从存储器取 出指令操作码到控制器中，对指令操作码译码分析，执行指令操作。 6.（流水线）技术体现了计算机并行处理中的时间并行。 7.（数据流）是执行周期中从内存流向运算器的信息流。 8.（指令周期）是取出并执行一条指令的时间。 9.1958年开始出现的第二代计算机，使用（晶体管）作为电子器件。 10.1960年代中期开始出现的第三代计算机，使用（小规模集成电路、 中规模集成电路）作为电子器件。 11.1970年代开始出现的第四代计算机，使用（大规模集成电路、超 大规模集成电路）作为电子器件。 12.Cache存储器在产生替换时，可以采用以下替换算法：（LFU算法、 LRU算法、随机替换）。
13.Cache的功能由（硬件）实现，因而对程序员是透明的。 14.Cache是介于CPU和（主存、内存）之间的小容量存储器，能高 速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。 15.Cache由高速的（SRAM）组成。 16.CPU的基本功能包括（程序控制、操作控制、时间控制、数据加 工）。 17.CPU的控制方式通常分为：（同步控制方式、异步控制方式、联合 控制方式）反映了时序信号的定时方式。 18.CPU的联合控制方式的设计思想是：（在功能部件内部采用同步控 制方式、在功能部件之间采用异步控制方式、在硬件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制方式）。 19.CPU的同步控制方式有时又称为（固定时序控制方式、无应答控 制方式）。 20.CPU的异步控制方式有时又称为（可变时序控制方式、应答控制 方式）。 21.EPROM是指（光擦可编程只读存储器）。 22.MOS半导体存储器中，（DRAM）可大幅度提高集成度，但由于（刷 新）操作，外围电路复杂，速度慢。 23.MOS半导体存储器中，（SRAM）的外围电路简单，速度（快），但 其使用的器件多，集成度不高。 24.RISC的几个要素是（一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的 通用寄存器、强调对指令流水线的优化）。
计算机系统结构
课后习题 第一章计算机系统结构的基本概念 5.从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？ 指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件寄存器；乘法器；主存地址寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器。 答：透明的有：指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先进先出链、移位器、主存地址寄存器。 6.下列哪些对系统程序员是透明的？哪些对应用程序员是透明的？ 系列机各档不同的数据通路宽度；虚拟存储器；Cache存储器；程序状态字；“启动I/O”指令；“执行”指令；指令缓冲寄存器。 答：对系统程序员透明的有：系列机各档不同的数据通路宽度；Cache存储器；指令缓冲寄存器； 对应用程序员透明的有：系列机各档不同的数据通路宽度；Cache存储器；指令缓冲寄存器；虚拟存储器；程序状态字；“启动I/O”指令。 note: 系列机各档不同的数据通路宽度、Cache存贮器、指令缓冲寄存器属于计算机组成，对系统和程序员和应用程序员都是透明的。
虚拟存贮器、程序状态字、“启动I/O”指令，对系统程序员是不透明的，而对应用程序员却是透明的。 “执行”指令则对系统程序员和应用程序员都是不透明的。 8. 实现软件移植的主要途径有哪些?分别适用于什么场合?各存在什么问题?对这些问题应采取什么对策?如果利用计算机网络实现软件移植,计算机网络应当如何组成?
第二章数据表示与指令系统 1.数据结构和机器的数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的基本原则是什么？ 答：数据表示是能由硬件直接识别和引用的数据类型。数据结构反映各种数据元素或信息单元之间的结构关系。 数据结构要通过软件映象变换成机器所具有的各种数据表示实现，所以数据表示是数据结构的组成元素。不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，表现在实现效率和方便性不同。数据表示和数据结构是软件、硬件的交界面。 除基本数据表示不可少外，高级数据表示的引入遵循以下原则：
得分 评分人 填空题: （20分，每题2 分） 单选题：（10分，每题1分） A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B. 一个虚页只装进固定的主存实页位置 《计算机系统结构》期末考试试卷（A ） 得分 注：1、共100分，考试时间120分钟。 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 1、."启动I/O"指令是主要的输入输出指令，是属于（ A. 目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对 （B ）是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指（A ） C. 组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 4、（ C ） 属于MIMD 系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D. 阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（ B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、 计算机使用的语言是（B ） A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D. 属于符号化的机器指令 7、 指令执行结果出现异常引起的中断是（ C ） A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 &块冲突概率最高的 Cache 地址映象方式是（A ） A.直接 B .组相联 C .段相联 D .全相联 9、 组相联映象、LRU 替换的Cache 存储器，不影响 Cache 命中率的是（B ） A.增大块的大小 B .增大主存容量 C .增大组的大小 D .增加Cache 中的块数 10、 流水处理机对全局性相关的处理不 包括（C ） A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路
计算机系统结构期末考试试题及其答案
《计算机系统结构》期末考试试卷A 卷第 2 页 共 24 页 计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A 卷） 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一 单选题：(10分，每题1分) 1、 ."启动I/O"指令是主要的输入输出指 令，是属于（ B ） A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、 输入输出系统硬件的功能对(B )是透 明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、 全相联地址映象是指（A ） A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位
置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写 后读的数据相关，则（B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是（B） A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是 （C ） A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 《计算机系统结构》期末考试试卷A卷第 3 页共 24 页
(仅供参考，不作为考试标准)， 选择题(30分，每题2分) 计算机系统结构设计者所关心的是________所看到的的计算机结构。 A)硬件设计人员B)逻辑设计人员 C)机器语言或汇编语言程序员D)高级语言程序员 在计算机系统设计时，为了提高系统性能，应当注意________。 A)加快经常性使用指令的执行速度 B)要特别精心设计少量功能强大的指令 C)要减少在数量上占很小比例的指令的条数 D)要加快少量指令的速度 重叠寄存器技术主要用于解决在RISC系统中因________而导致的问题。 A)JMP指令影响流水线 B)CALL指令的现场保护 C)只有LOAD和STORE指令带来的访问存储器不便 D)存储器访问速度 为使流水计算机运行效率高________ A)各过程段时间要不同B)连续处理的任务类型应该不同 C)连续处理的任务类型应该相同D)连续处理的任务数尽可能少不属于堆栈型替换算法的是________。 A)近期最少使用法B)近期最久未用法 C)先进先出法D)页面失效频率法 与全相联映象相比，组相联映象的优点是________。 A)目录表小B)块冲突概率低C)命中率高D)主存利用率高"一次重叠"中消除"指令相关"最好的方法是________。 A)不准修改指令B)设相关专用通路 C)推后分析下条指令D)推后执行下条指令 流水操作中，遇到数据相关时，采用的解决办法有________。 A)用优化编译器检测，通过指令重新排序的办法 B)数据重定向技术 C)延迟转移技术 D)加快和提前形成条件码 经多级网络串联来实现全排列网络，只能用________。 A)多级立方体网络B)多级PM2I网络 C)多级混洗交换网络D)上述任何网络 虫蚀寻径以流水方式在各寻径器是顺序传送的是________。 授课：XXX
实验室组织架构图 技术主管质量主管 实验室主 任（负责人） 物理室负责人 检测人员仪器管理 文档管理由法定代表人担任 全面负责技术运作和确保运作质量所需资源；组织技术类程序文件的编写和宣贯，并维护其有效性 组织质量手册和质量管理类程序文件的编写和宣贯；负责管理体系的有效运行；主持 管理体系内部审核，有权直接向实验室主任 报告管理体系运行存在的问题 组织检测人员按标准或规程（规范）实施检测工作 检测人员检测人员 化学室负责人 微生物室负责人 监督员 物品管理 资料员 检测结果具有否决权，熟悉检测方法、程序、目的和结果评价，对被监督人员的检测活动实施全过程监督； 设备管理员
第1章质量方针目标与承诺 1.1质量方针 科学管理持续创新 关爱员工保护环境 诚信守约构筑精品 1.2目标与承诺 1.2.1试验检测工作坚持质量第一； 1.2.2当任务数量与检测质量矛盾时,首先确保检测质量； 1.2.3考核试验检测人员工作成绩时,首先考核其试验检测质量； 1.2.4试验检测无差错率达到98%,经审核发出的检测报告无差错率达到99%。
4.1.4实验室关键岗位的质量职责 4.1.4.1.实验室主任（由法定代表人担任） -----负责建立实验室管理体系，制定质量方针、质量目标，批准发布质量手册和程序文件； -----确定组织结构、岗位职责分工、权力委派； -----配备检测资源，保持和发展检测能力； -----批准或授权批准检测合同； -----建立实验室内部沟通机制，及时将客户和法定要求传达到所有员工； -----建立自我完善管理体系的机制，主持管理评审； -----承担检测活动中的民事法律责任； -----具有本实验室的最高决策权和否决权。 -----严格遵循CNAS-CL01:2006中规定的要求和责任。 4.1.4. 2 技术主管（或技术管理层） -----全面负责技术运作和确保运作质量所需资源； -----组织技术类程序文件的编写和宣贯，并维护其有效性； -----负责实验室技术能力的确认和开展新项目的审批； -----负责检测方法的选择和确认，组织制定、审批作业指导书； -----组织重大合同的评审和管理分包工作； -----组织技术性不符合工作的处理并实施相应的纠正或预防措施；-----制定员工技术培训计划，并组织实施 -----负责设施和环境的控制； -----负责仪器设备和外部服务供应的控制； -----负责测量溯源性的控制； -----组织编制和批准抽样计划； -----负责检测物品的控制； -----负责技术记录的规范与管理； -----落实检测质量的保证措施，组织评定测量不确定度、能力验证和比对；
很详细的系统架构图 专业推荐 2013.11.7
1.1.共享平台逻辑架构设计 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现 采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质量。
综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相关架构进行描述。 1.2.技术架构设计 如上图对本次项目整体技术架构进行了设计，从上图我们可以看出，本次项目整体建设内容应当包含了相关体系架构的搭建、应用功能完善可开发、应用资源全面共享与管理。下面我们将分别进行说明。 1.3.整体架构设计 上述两节，我们对共享平台整体逻辑架构以及项目搭建整体技术架构进行了分别的设计说明，通过上述设计，我们对整体项目的架构图进行了归纳如下：
有一指令流水线如下所示 入 1 2 3 4 出 50ns 50ns 100ns 200ns （1） 求连续输入10条指令，该流水线的实际吞吐率和效率； （2） 该流水线的“瓶颈”在哪一段请采取两种不同的措施消除此“瓶颈”。对 于你所给出的两种新的流水线，连续输入10条指令时，其实际吞吐率和效率各是多少 解：（1） 2200(ns) 2009200)10050(50t )1n (t T max m 1 i i pipeline =?++++=?-+?=∑= )(ns 220 1T n TP 1pipeline -== 45.45%11 5 4400TP m t TP E m 1 i i ≈=? =?? =∑= （2）瓶颈在3、4段。 变成八级流水线（细分） 850(ns) 509850t 1)(n t T max m 1 i i pipeline =?+?=?-+?=∑= )(ns 85 1 T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8400TP m ti TP E m 1 i ≈=? =?? =∑= 重复设置部件 1 2 3_1 3_2 4_1 4_4 入 出
)(ns 851T n TP 1pipeline -== 58.82%17 10 8 85010400E ≈=??= 有一 4段组成，其3段时，总次，然后流到第4段。如果 需要的时间都是t ?，问： （1） 当在流水线的输入端连续地每t ?时间输入任务时，该流水线会发生 什么情况 （2） 此流水线的最大吞吐率为多少如果每t ?2输入一个任务，连续处理 10个任务时的实际吞吐率和效率是多少 （3） 当每段时间不变时，如何提高该流水线的吞吐率仍连续处理10个任 务时，其吞吐率提高多少 （2）
课题：计算机系统的组成 【设计思想】 根据帕维奥(Pavio, 1986)的双重编码理论，他认为大脑是连接的而非独立的系统,在联合使用大脑时,记忆变得更容易,当信息以言语和视觉两种形式呈现时,重复进行可改善记忆。所以在教学中，可以让学生把所学的内容画成简图或概念图,如此可帮助学生更好地掌握任何领域内容的特征和关系。并且现在出现了方便、灵活的计算机辅助制作概念图工具供学生使用。比如信息技术课中有许多重要的概念，理解这些概念是学生进行正确操作的前提。但是采用传统的方法讲授概念，往往很枯燥，学生没有兴趣，教学有效度差。如果采用概念图来讲概念，可以用直观的图形来展现概念及其相互关系，有利于学生对概念的理解与掌握，并能促进知识结构进一步的分化和合理化。 【教学目标】 知识与技能 1.理解软、硬件的概念，知道硬件与软件的区别； 2.知道计算机硬件的组成部件，以及相应的功能和特性，特别是CPU和存储器； 3.能够识别常用的硬件设备； 4.了解存储容量的基本单位，掌握存储容量单位的换算； 5.能够判断常用系统软件与应用软件。 过程与方法 1.通过阅读课本、绘制概念图，培养学生自主学习能力，提高学习的兴趣。 2.通过探究性作业使学生学以致用，将所学知识与生活实际联系起来。 情感态度与价值观 1.培养自主学习的能力，激发学生学习兴趣。 2.培养学生的探索乐趣和良好的思维习惯。
【教学重点】 计算机硬件、软件的概念； 计算机硬件的组成； 存储容量单位的换算。 【教学难点】 计算机软件的概念，硬件与软件的区别。【教学策略】 自主学习 【教学课时】 2课时 【教学过程】
【教学后记】 通过采用概念图的形式进行理论教学，我发现课堂气氛活跃了很多，学生学习的积极性也得到了提高。并且通过计算机系统组成概念图的绘制，学生对这部分知识掌握也比较好。但是在教学中也发现了一些小问题，首先有些同学的概念图逻辑思路不是很清楚，这就要求在绘制之前，教师的知识铺垫要比较到位。其次，学生对在纸面上画概念图兴趣性不够最好，而且机房的条件也不适合书面作业，所以可以考虑利用MindMapper软件进行概念图绘制。 附录：
第一章： 1．试述Flynn 分类的4 种计算机系统结构有何特点。 2．假设高速缓存Cache 工作速度为主存的5 倍，且Cache 被访问命中的概率为90%， 则采用Cache 后，能使整个存储系统获得多高的加速比？ 3．某工作站采用时钟频率为15 MHz、处理速率为10 MIPS 的处理机来执行一个已知混合程序。假定每次存储器存取为1 周期延迟，试问： （1）此计算机的有效CPI 是多少？ （2）假定将处理机的时钟提高到30 MHz，但存储器子系统速率不变。这样，每次存储器存取需要两个时钟周期。如果30%指令每条只需要一次存储存取，而另外5%每条需要两次存储存取，并假定已知混合程序的指令数不变，并与原工作站兼容，试求改进后的处理机性能。 4．处理机的时钟30 MHz （1）计算在单处理机上用上述跟踪数据运行程序的平均CPI。 （2）根据（1）所得CPI，计算相应的MIPS 速率。 1、解释图中各控制信号的作用。 2、各流水级存放控制信号的流水线寄存器有何异同？ 3、设流水线模型机采用load前推和数据前推，按时钟周期画出以下指令序列的时序图，标示出前推示意。 load r2, 12(r3) addi r4, r2, 10
and r1, r2, r4 store r1, 10(r5) 4、给出A.3节PPT中图1.39的BDEPEN控制信号的真值表。 半期： 1、试分析采用哪种设计方案实现求浮点数除法FPMUL对系统性能提高更大。假定FPMUL 操作占整个测试程序执行时间的15%。 一种设计方案是增加专门的FPMUL硬件，可以将FPMUL操作的速度加快到10倍； 另一种设计方案是提高所有FP运算指令的执行速度，使得FP指令的执行速度加快为原来的1.4倍，设FP运算指令在总执行时间中占40%。（3分） 解：对这两种设计方案的加速比分别进行计算。 增加专门FPDIV硬件方案：F e = 15% = 0.15，S e = 10 S FPDIV = 1/((1-0.15)+0.15/10)=1/0.865 = 1.156 提高所有FP运算指令速度方案：F e = 40% = 0.4 ，S e = 1.6 S FP = 1/((1-0.4)+0.4/1.4) = 1/0.886 = 1.13 增加专门FPDIV硬件方案的加速比更高，对系统性能提高更大。 2.设流水线模型机结构如下图所示，采用load前推和数据前推（包括store指令）。假设模型机使用subicc指令，它将根据减法结果设置标志寄存器Z的内容为0或为1；其它的ALU 计算指令不影响Z。指令bne的控制相关处理采用插入nop指令的策略。（7分）
很详细的系统架构图--专业推荐 2013.11.7
1.1.共享平台逻辑架构设计 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现 采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质量。 综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相
关架构进行描述。 1.2.技术架构设计 如上图对本次项目整体技术架构进行了设计，从上图我们可以看出，本次项目整体建设内容应当包含了相关体系架构的搭建、应用功能完善可开发、应用资源全面共享与管理。下面我们将分别进行说明。 1.3.整体架构设计 上述两节，我们对共享平台整体逻辑架构以及项目搭建整体技术架构进行了分别的设计说明，通过上述设计，我们对整体项目的架构图进行了归纳如下：
2009-2010学年度第一学期2007级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷） 姓名：学号：专业： （注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。）一、单项选择题（每小题3分，共30分） 1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（）设想是不行的?【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的4级增加到5级 【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器 【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（）。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取 【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3．一个平衡的计算机系统，应该是（）。 【A】1MIPS的CPU速度【B】1MB的主存容量 【C】1Mb/s的I/O吞吐率【D】A、B和C 4、（）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。 【A】由上往下【B】由下往上【C】由中间开始【D】上下同时开始5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是（）。 【A】系列机【B】兼容机【C】仿真技术【D】统一高级语言
6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（）数据表示。 【A】向量【B】堆栈【C】描述符【D】A和C 7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（）。 【A】节约主存空间【B】提高数据的访问速度 【C】一个主存周期可取多条指令【D】一个主存周期至少可取到一条指令 8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（）。 【A】Huffman编码【B】等长编码【C】Huffman扩展编码【D】BCD码 9、流水计算机中将指令Cache和数据Cache分开，主要是为了（）。 【A】提高存储系统的速度【B】增加主存容量 【C】解决功能部件冲突【D】解决访存冲突 10、当N=16时，能描述4组4元交换的函数是（）。 【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3 二、（10分）在采用通用寄存器指令集结构的计算机上得到了如下所示的数据： 假若编译器优化后能去掉50%的ALU指令，但不能去掉其它三类指令。求优化后的MIPS 与优化前的MIPS速率比。 三、（10分）设某机器系统指令字长12位，每个操作码和地址均占3位，试提出一种分配
计算机科学系《计算机系统结构》期末考试试卷（A卷） 2、此试卷适用于计算机科学与技术本科专业。 一单选题：(10分，每题1分) I/O"指令是主要的输入输出指令，是属于（ B ） A.目态指令 B.管态指令 C.目态、管态都能用的指令 D.编译程序只能用的指令 2、输入输出系统硬件的功能对(B )是透明的 A.操作系统程序员 B.应用程序员 C.系统结构设计人员 D.机器语言程序设计员 3、全相联地址映象是指（A） A.任何虚页都可装入主存中任何实页的位置 B.一个虚页只装进固定的主存实页位置 C.组之间固定，组内任何虚页可装入任何实页位置 D.组间可任意装入，组内是固定装入 4、( C ) 属于MIMD系统结构 A.各处理单元同时受一个控制单元的管理 B.各处理单元同时受同个控制单元送来的指令 C.松耦合多处理机和多计算机系统 D.阵列处理机 5、多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（B ） A.可以并行执行 B.不可能并行 C.任何情况均可交换串行 D.必须并行执行 6、计算机使用的语言是（B） A.专属软件范畴，与计算机体系结构无关 B.分属于计算机系统各个层次 C.属于用以建立一个用户的应用环境 D.属于符号化的机器指令 7、指令执行结果出现异常引起的中断是（C ） A.输入/输出中断 B.机器校验中断 C.程序性中断 D.外部中断 8、块冲突概率最高的Cache地址映象方式是（A ） A．直接 B．组相联 C．段相联 D．全相联 9、组相联映象、LRU替换的Cache存储器，不影响Cache命中率的是(B ) A．增大块的大小 B．增大主存容量 C．增大组的大小 D．增加Cache中的块数 10、流水处理机对全局性相关的处理不．包括（C） A.猜测法 B.提前形成条件码 C.加快短循环程序的执行 D.设置相关专用通路
软件系统架构图-参考案例
各种软件开发系统架构图案例介绍
第一章【荐】共享平台架构图与详细说明 1.1.【荐】共享平台逻辑架构设计 (逻辑指的是业务逻辑) 注:逻辑架构图 --主要突出子系统/模块间的业务关系, 这里的逻辑指的是业务逻辑 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面
升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现 采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质
量。 综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相关架构进行描述。 1.2.【荐】技术架构设计 注:技术架构图 --主要突出子系统/模块自身使用的 技术和模块接口关联方式
一：名词解释 1：虚拟机：由软件实现的机器。 2：CPI：是衡量CPU执行指令效率的重要标志，指执行每条指令所需的平均时钟 周期数。 3：摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月 便会增加一倍，性能也将提升一倍。 4：并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。 5：程序局部性原理：是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整 个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应地，执行所访问的存储空间也局限 于某个内存区域。局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。 6：CISC/RISC：CISC：即复杂指令系统计算机，指在系统中增加更多和复杂的 指令，来提高操作系统效率的计算机。RISC：即精简指令系统计算机，指在系统 中选取使用一些频率最高的、长度固定的、格式种类少的简单指令的计算机。 7：计算机系统结构：指对机器语言计算机的软、硬件功能的分配和对界面的定义。 8：系列机：指先设计好一种系统结构，而后就按这种系统结构设计它的系统软件， 按器件状况和硬件技术研究这种结构的各种实现方法，并按照速度、价格等不同 要求，分别提供不同速度、不同配置的各档机器。 9：模拟：用机器语言程序解释实现程序移植的方法。 10：仿真：用微程序直接解释另一种机器的指令系统。 11：寻址方式：寻找操作数或指令的有效地址的方式。 12：替换算法：在存储体系中，当出现页面失效时或者主存的所有页面已经全部 被占用而又出现页面失效时，按照某种算法来替换主存中某页。[由于主存中的 块比Cache中的块多，所以当要从主存中调一个块到Cache中时，会出现该 块所映象到的一组（或一个）Cache块已全部被占用的情况。这时，需要被 迫腾出其中的某一块，以接纳新调入的块。] 二：选择题 1，直接执行微指令的是（C） A 汇编程序 B 编译程序 C 硬件D微指令程序 2，对汇编语言程序员不透明的是（C） A 程序计数器B主存地址寄存器C条件码寄存器D指令寄存器 3，最早的冯·诺依曼型计算机是以（B）为中心的 A运算器B控制器C存储器 D I/O设备 4，计算机系统结构的角度的结构来看，机器语言程序员看到的机器属性是（C ） A 计算机软件所要完成的功能 B 计算机硬件的全部组成 C 编程要用到的硬件组织D计算机各部分硬件的实现 5，不同系列计算机之间实现可移植性的途径，不包括（B ） A 采用统一的高级语言B采用统一的汇编语言 C 模拟D仿真 6，利用时间重叠原理，实现并行处理的是（A） A流水处理机B多处理机 C 阵列处理机D集群系统 7，多处理机实现的并行主要是（B） A指令级并行 B 任务级并行C 操作级并行D操作步骤的级并行
填空题 1.从2002年以来，计算机性能的年增长率下降到了约30％。其主要原因是：①大功耗问题；②可以进一 步有效地开发的指令级并行性已经很少；③存储器访问速度的提高缓慢。 2. 可移植性是指一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。实现可移植性的常用方法有3种：系列机，模拟和仿真，统一高级语言。 2.通用寄存器型指令集结构计算机在灵活性和提高性能方面有明显的优势。主要体现在①寄存器的访问 速度比存储器快；②对编译器而言，能更加容易有效地分配和使用寄存器；③寄存器可以用来存放变量。 3.MIPS的数据寻址方式只有立即数寻址和偏移量寻址。 4.向量处理机的结构由所采用的向量处理方式决定。有两种典型的结构；存储器-存储器型结构和寄存器- 寄存器型结构。 5.Cache-主存层次的工作由硬件实现，对系统程序员是透明的。 6.降低Cache不命中率最直接的方法是增加Cache的容量。不过，这种方法不但会增加成本，而且还可 能增加命中时间，这种方法在片外Cache中用得比较多。 7.大多数磁盘阵列的组成可以由以下两个特征来区分：数据交叉存放的粒度、冗余数据的计算方法以及在 磁盘阵列中的存放方式。 8.时延和带宽是用来评估互连网络性能的两个基本指标。时延包括通信时延和网络时延。 9.计算机系统可分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四类，许多早期并行处理机是SIMD计算机，近年 来，MIMD已经成为通用多处理机系统结构的选择。这是因为MIMD具有灵活性，并且MIMD能充分利用现有微处理器的性价比优势。 判断题 1.从计算机语言的角度，系统结构把计算机系统按功能划分成多级层次结构，其中，第2级是操作系统虚 拟机，第３级是汇编语言虚拟机。（错）
实验室组织机构图 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
实验室组织架构图（草案） 4.1.4.1.实验室主任（由法定代表人或由其授权XXX担任） -----负责建立实验室管理体系，制定质量方针、质量目标，批准发布质量手册和程序文件； -----确定组织结构、岗位职责分工、权力委派； -----配备检测资源，保持和发展检测能力； -----批准或授权批准检测合同； -----建立实验室内部沟通机制，及时将客户和法定要求传达到所有员工； -----建立自我完善管理体系的机制，主持管理评审； -----承担检测活动中的民事法律责任； -----具有本实验室的最高决策权和否决权。 -----严格遵循CNAS-CL01:2006中规定的要求和责任。 4.1.4.2技术主管（或技术管理层） -----全面负责技术运作和确保运作质量所需资源； -----组织技术类程序文件的编写和宣贯，并维护其有效性； -----负责实验室技术能力的确认和开展新项目的审批； -----负责检测方法的选择和确认，组织制定、审批作业指导书； -----组织重大合同的评审和管理分包工作； -----组织技术性不符合工作的处理并实施相应的纠正或预防措施； -----制定员工技术培训计划，并组织实施 -----负责设施和环境的控制； -----负责仪器设备和外部服务供应的控制； -----负责测量溯源性的控制； -----组织编制和批准抽样计划； -----负责检测物品的控制；