第2章計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織(答案)

1、精品文檔你我共享第 2 章計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組織習(xí)題（答案）一 選擇題1 D2 D3 D4 D5 C6 B7 A8 C9 A10 C11 A12 C13 C14 C15 A16 A17 B18 A二 簡答題1試簡單敘述計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的原因。答：計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)二進(jìn)制編碼形式的指令和數(shù)據(jù)。因此，包括數(shù)字、字符、聲音、圖形、圖像等信息都必須經(jīng)過某種方式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的形式，才能提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別和處理。 在計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制，是因?yàn)槲锢砩蠈?shí)現(xiàn)容易。由于二進(jìn)制只有兩個(gè)狀態(tài)0 和 1，這正好與物理器件的兩種狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，例如電壓信號(hào)的高與低，門電路的導(dǎo)通與截止等；而十進(jìn)制電路則需要用十種狀態(tài)來描述，這將使得

2、電路十分復(fù)雜，處理也十分困難。因此，采用二進(jìn)制將使得計(jì)算機(jī)在物理上實(shí)現(xiàn)簡單，且具有可靠性高、處理簡單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2什么是定點(diǎn)數(shù)，它分為哪些種類？答：所謂 定點(diǎn)數(shù) ，就是指 計(jì)算機(jī)在運(yùn)算過程中，數(shù)據(jù)中小數(shù)點(diǎn)的位置固定不變。其中小數(shù)點(diǎn)的位置是由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者在機(jī)器的結(jié)構(gòu)中指定一個(gè)不變的位置，而不一定都必須具有小數(shù)點(diǎn)的指示裝置。定點(diǎn)數(shù)一般有小數(shù)和整數(shù)兩種表示形式。定點(diǎn)小數(shù)是把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)據(jù)數(shù)值部分的左邊，符號(hào)位的右邊；定點(diǎn)整數(shù)則把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)據(jù)數(shù)值部分的右邊。3簡要敘述聲音的編碼過程。答： 計(jì)算機(jī)獲取聲音信息的過程即是聲音信號(hào)數(shù)字化的處理過程。經(jīng)過數(shù)字化處理后的數(shù)字聲音信息才能被計(jì)算機(jī)所

3、識(shí)別和處理。聲音被計(jì)算機(jī)處理的過程 主要經(jīng)過 音頻信號(hào)的采樣 、量化和編碼 幾個(gè)過程。4簡述計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的分類。（系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩方面）軟件是指能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的各種程序，包括各種有關(guān)的文檔。通常將軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 兩大類。1系統(tǒng)軟件可以把軟件分成若干層，最內(nèi)層 是對(duì)硬件 的擴(kuò)充與完善 ，而外層則是對(duì)內(nèi)層的再次擴(kuò)充與完善。 一般把靠近內(nèi)層、為方便使用和管理計(jì)算機(jī)資源的軟件，稱為系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件通常是負(fù)責(zé)管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種軟硬件資源，并為用戶提供一個(gè)友好的操腹有詩書氣自華精品文檔你我共享作界面，以及服務(wù)于一般目的的上機(jī)環(huán)境。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)的監(jiān)控管理程序、

4、高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的編譯和解釋程序以及系統(tǒng)服務(wù)程序等。 操作系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件中處于核心地位 ，其他的系統(tǒng)軟件在操作系統(tǒng)的支持下工作；高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的編譯和解釋程序，將軟件工程師編寫的軟件“翻譯”成為計(jì)算機(jī)能夠“理解”的機(jī)器語言；系統(tǒng)服務(wù)程序?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供服務(wù)。2應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題而開發(fā)和研制的程序，它由專業(yè)人員為各種應(yīng)用目的而開發(fā)。應(yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作，它具有很強(qiáng)的實(shí)用性和專業(yè)性，正是由于應(yīng)用軟件的開發(fā)和使用，才使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益滲透到社會(huì)的各行各業(yè)。應(yīng)用軟件可以由用戶自己開發(fā)，也可在市場上購買。常用的應(yīng)用軟件有： 文字處理軟件， 如 W

5、PS、Word 等；電子表格軟件， 如 Excel 、Lotus等；圖形處理軟件，如 3DMAX 等；課件制作軟件，如 PowerPoint 、Authorware 等；多媒體處理軟件，如 RealPlay、MediaPlayer 等。5存儲(chǔ)器的功能是什么？答： 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的重要組成部分。當(dāng)利用計(jì)算機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，首先把解決問題的程序和所需數(shù)據(jù)存于存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行程序時(shí)再由存儲(chǔ)器快速地提供給處理機(jī)。顯然，存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)信息，被存儲(chǔ)的信息包括程序信息 和數(shù)據(jù)信息 等。6. 存儲(chǔ)器的主要指標(biāo)是什么？答：存儲(chǔ)器作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件之一，有必要對(duì)其

6、性能進(jìn)行描述。描述一個(gè)存儲(chǔ)器性能優(yōu)劣的 主要指標(biāo) 有存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)周期和存取時(shí)間、可靠性、性能價(jià)格比、功耗、可靠性等。7. 簡述存儲(chǔ)器的三級(jí)存儲(chǔ)體系分層結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，是圍繞讀寫速度尚可、存儲(chǔ)容量適中的主存儲(chǔ)器來組織和運(yùn)行的，并由高速緩沖存儲(chǔ)器緩解主存讀寫速度慢、不能滿足CPU 運(yùn)行速度需要的矛盾；用虛擬存儲(chǔ)器更大的存儲(chǔ)空間來解決主存容量小、存不下規(guī)模更大的程序與更多數(shù)據(jù)的難題，從而達(dá)到使整修存儲(chǔ)器系統(tǒng)有更高的讀寫速度、更大的存儲(chǔ)空間、相對(duì)較低的制造與運(yùn)行成本的要求。 追求整修存儲(chǔ)器系統(tǒng)有更高的性能價(jià)格比是三級(jí)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的核心思想。這種三級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的運(yùn)行原理是建立在程序運(yùn)

7、行的局部性原理之上的。程序運(yùn)行的局部性原理體現(xiàn)在：(1) 時(shí)間的局部性原理 。在一小段時(shí)間內(nèi)，最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問。(2) 空間局部性原理 。即最近被往往集中在一小片存儲(chǔ)區(qū)域中。(3) 指令執(zhí)行順序的局部性原理 。指令順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性要大。在三級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，所存儲(chǔ)的信息必須滿足如下原則：一致性原則即同一個(gè)信息會(huì)同時(shí)存放在幾個(gè)級(jí)別的存儲(chǔ)器中，此時(shí)，這一信息在幾個(gè)級(jí)別的存儲(chǔ)器中必須保持相同的值。腹有詩書氣自華精品文檔你我共享包含性原則處在內(nèi)層 (即靠近CPU)存儲(chǔ)器中的信息一定被包含在各外層 的存儲(chǔ)器中，即內(nèi)層存儲(chǔ)器中的全部信息一定是各外層存儲(chǔ)器中所存信息中一

8、小部分的副本，這是保證程序正常運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)信息共享、提高系統(tǒng)資源利用率所必需的，反之則不成立。8. 簡述多核的關(guān)鍵技術(shù)。與單核處理器相比，多核處理器在體系結(jié)構(gòu)、軟件、功耗和安全性設(shè)計(jì)等方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)，但也蘊(yùn)含著巨大的潛能。1 核結(jié)構(gòu)研究CMP 的構(gòu)成分成 同構(gòu) 和異構(gòu)兩類， 同構(gòu)是指內(nèi)部核的結(jié)構(gòu)是相同的，而異構(gòu)是指內(nèi)部的核結(jié)構(gòu)是不同的。為此，面對(duì)不同的應(yīng)用研究核結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)對(duì)未來微處理器的性能至關(guān)重要。核本身的結(jié)構(gòu)，關(guān)系到整個(gè)芯片的面積、功耗和性能。怎樣繼承和發(fā)展傳統(tǒng)處理器的成果，直接影響多核的性能和實(shí)現(xiàn)周期。同時(shí)，根據(jù) Amdahl 定理，程序的加速比決定于串行部分的性能，所以，從理論上來

9、看似乎異構(gòu)微處理器的結(jié)構(gòu)具有更好的性能。多核所用的指令系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也是很重要的，采用多核之間采用相同的指令系統(tǒng)還是不同的指令系統(tǒng)，能否運(yùn)行操作系統(tǒng)等，也將是研究的內(nèi)容之一。2 程序執(zhí)行模型多核處理器設(shè)計(jì)的首要問題是選擇程序執(zhí)行模型 。程序執(zhí)行模型的適用性決定多核處理器能否以最低的代價(jià)提供最高的性能。程序執(zhí)行模型是編譯器設(shè)計(jì)人員與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員之間的接口。編譯器設(shè)計(jì)人員決定如何將一種高級(jí)語言程序按一種程序執(zhí)行模型轉(zhuǎn)換成一種目標(biāo)機(jī)器語言程序 ; 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員則決定該程序執(zhí)行模型在具體目標(biāo)機(jī)器上的有效實(shí)現(xiàn)。當(dāng)目標(biāo)機(jī)器是多核體系結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)生的問題是：多核體系結(jié)構(gòu)如何支持重要的程序執(zhí)行模型？是否有其他

10、的程序執(zhí)行模型更適于多核的體系結(jié)構(gòu)？這些程序執(zhí)行模型能多大程度上滿足應(yīng)用的需要并為用戶所接受？3 Cache 設(shè)計(jì)：多級(jí)Cache 設(shè)計(jì)與一致性問題處理器和主存間的速度差距對(duì)CMP 來說是個(gè)突出的矛盾，因此必須使用多級(jí)Cache來緩解。目前有共享一級(jí)Cache 的 CMP 、共享二級(jí)Cache 的 CMP 以及共享主存的CMP 。通常， CMP 采用共享二級(jí)Cache 的 CMP 結(jié)構(gòu)，即每個(gè)處理器核心擁有私有的一級(jí)Cache，且所有處理器核心共享二級(jí)Cache。 Cache 自身的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也直接關(guān)系到系統(tǒng)整體性能。但是在 CMP結(jié)構(gòu)中，共享 Cache 或獨(dú)有 Cache 孰優(yōu)孰劣、需不

11、需要在一塊芯片上建立多級(jí) Cache，以及建立幾級(jí) Cache 等等，由于對(duì)整個(gè)芯片的尺寸、功耗、布局、性能以及運(yùn)行效率等都有很大的影響，因而這些都是需要認(rèn)真研究和探討的問題。另一方面， 多級(jí)Cache 又引發(fā)一致性問題。采用何種Cache 一致性模型和機(jī)制都將對(duì)CMP 整體性能產(chǎn)生重要影響。在傳統(tǒng)多處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中廣泛采用的Cache 一致性模型有 :順序一致性模型、弱一致性模型、釋放一致性模型等。與之相關(guān)的Cache 一致性機(jī)制主要有總線的偵聽協(xié)議和基于目錄的目錄協(xié)議。目前的CMP 系統(tǒng)大多采用基于 總線的偵聽協(xié)議。4 核間通信技術(shù)CMP 處理器的各CPU 核心執(zhí)行的程序之間有時(shí)需要進(jìn)行數(shù)

12、據(jù)共享與同步，因此其硬腹有詩書氣自華精品文檔你我共享件結(jié)構(gòu)必須支持核間通信。高效的通信機(jī)制是CMP 處理器高性能的重要保障，目前比較主流的片上高效通信機(jī)制有兩種，一種是基于總線共享的Cache 結(jié)構(gòu)，一種是基于片上的互連結(jié)構(gòu)。 總線共享 Cache 結(jié)構(gòu)是指每個(gè) CPU 內(nèi)核擁有共享的二級(jí)或三級(jí) Cache，用于保存比較常用的數(shù)據(jù)，并通過連接核心的總線進(jìn)行通信。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，通信速度高，缺點(diǎn)是基于總線的結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性較差。基于片上互連的結(jié)構(gòu)是指每個(gè)CPU 核心具有獨(dú)立的處理單元和Cache，各個(gè)CPU 核心通過交叉開關(guān)或片上網(wǎng)絡(luò)等方式連接在一起。各個(gè) CPU 核心間通過消息通信。這種

13、結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可擴(kuò)展性好，數(shù)據(jù)帶寬有保證；缺點(diǎn)是硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且軟件改動(dòng)較大。也許這兩者的競爭結(jié)果不是互相取代而是互相合作，例如在全局范圍采用片上網(wǎng)絡(luò)而局部采用總線方式，來達(dá)到性能與復(fù)雜性的平衡。5 總線設(shè)計(jì)傳統(tǒng)微處理器中，Cache 不命中或訪存事件都會(huì)對(duì)CPU 的執(zhí)行效率產(chǎn)生負(fù)面影響，而總線接口單元（ BIU ）的工作效率會(huì)決定此影響的程度。當(dāng)多個(gè)CPU 核心同時(shí)要求訪問內(nèi)存或多個(gè) CPU 核心內(nèi)私有Cache 同時(shí)出現(xiàn)Cache 不命中事件時(shí)， BIU 對(duì)這多個(gè)訪問請(qǐng)求的仲裁機(jī)制以及對(duì)外存儲(chǔ)訪問的轉(zhuǎn)換機(jī)制的效率決定了CMP 系統(tǒng)的整體性能。 因此尋找高效的多端口總線接口單元（BIU ）結(jié)構(gòu)

14、，將多核心對(duì)主存的單字訪問轉(zhuǎn)為更為高效的猝發(fā)（burst）訪問，同時(shí)尋找對(duì)CMP 處理器整體效率最佳的一次Burst 訪問字的數(shù)量模型以及高效多端口BIU 訪問的仲裁機(jī)制將是CMP 處理器研究的重要內(nèi)容。6 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)：任務(wù)調(diào)度、中斷處理、同步互斥對(duì)于多核CPU，優(yōu)化操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法是保證效率的關(guān)鍵。一般任務(wù)調(diào)度算法有全局隊(duì)列調(diào)度和局部隊(duì)列調(diào)度。前者是指操作系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)全局的任務(wù)等待隊(duì)列，當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè) CPU 核心空閑時(shí)， 操作系統(tǒng)就從全局任務(wù)等待隊(duì)列中選取就緒任務(wù)開始在此核心上執(zhí)行。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是CPU 核心利用率較高。后者是指操作系統(tǒng)為每個(gè)CPU 內(nèi)核維護(hù)一個(gè)局部的任務(wù)等待隊(duì)列，

15、當(dāng)系統(tǒng)中有一個(gè)CPU 內(nèi)核空閑時(shí)， 便從該核心的任務(wù)等待隊(duì)列中選取恰當(dāng)?shù)娜蝿?wù)執(zhí)行，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是任務(wù)基本上無需在多個(gè)CPU 核心間切換，有利于提高CPU 核心局部Cache 命中率。目前多數(shù)多核CPU 操作系統(tǒng)采用的是基于全局隊(duì)列的任務(wù)調(diào)度算法。多核的中斷處理和單核有很大不同。多核的各處理器之間需要通過中斷方式進(jìn)行通信，所以多個(gè)處理器之間的本地中斷控制器和負(fù)責(zé)仲裁各核之間中斷分配的全局中斷控制器也需要封裝在芯片內(nèi)部。另外 , 多核CPU 是一個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)。由于不同任務(wù)會(huì)競爭共享資源，因此需要系統(tǒng)提供同步與互斥機(jī)制。而傳統(tǒng)的用于單核的解決機(jī)制并不能滿足多核，需要利用 硬件提供的“讀修改寫”的原

16、子操作或其他同步互斥機(jī)制來保證。7 低功耗設(shè)計(jì)半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展使微處理器的集成度越來越高，同時(shí)處理器表面溫度也變得越來越高并呈指數(shù)級(jí)增長，每三年處理器的功耗密度就能翻一番。目前，低功耗和熱優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為微處理器研究中的核心問題。 CMP 的多核心結(jié)構(gòu)決定了其相關(guān)的功耗研究是一個(gè)至關(guān)重要的課題。 低功耗設(shè)計(jì)是一個(gè)多層次問題，需要同時(shí)在操作系統(tǒng)級(jí)、算法級(jí)、結(jié)腹有詩書氣自華精品文檔你我共享構(gòu)級(jí)、電路級(jí)等多個(gè)層次上進(jìn)行研究。每個(gè)層次的低功耗設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的效果不同 抽象層次 越高，功耗和溫度降低的效果越明顯。8 存儲(chǔ)器為了使芯片內(nèi)核充分地工作，最起碼的要求是芯片能提供與芯片性能相匹配的存儲(chǔ)器帶寬，

17、雖然內(nèi)部 Cache 的容量能解決一些問題，但隨著性能的進(jìn)一步提高，必須有其他一些手段來提高存儲(chǔ)器接口的帶寬，如增加單個(gè)管腳帶寬的 DDR 、 DDR2 、QDR 、XDR 等。同樣，系統(tǒng)也必須有能提供高帶寬的存儲(chǔ)器。所以，芯片對(duì)封裝的要求也越來越高，雖然封裝的管腳數(shù)每年以20%的數(shù)目提升，但還不能完全解決問題，而且還帶來了成本提高的問題，為此，怎樣提供一個(gè)高帶寬，低延遲的接口帶寬，是必須解決的一個(gè)重要問題。9 可靠性及安全性設(shè)計(jì)隨著技術(shù)革新的發(fā)展，處理器的應(yīng)用滲透到現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)層面，但是在安全性方面卻存在著很大的隱患。一方面，處理器結(jié)構(gòu)自身的可靠性低下，由于超微細(xì)化與時(shí)鐘設(shè)計(jì)的高速化、低電

18、源電壓化，設(shè)計(jì)上的安全系數(shù)越來越難以保證，故障的發(fā)生率逐漸走高。另一方面，來自第三方的惡意攻擊越來越多，手段越來越先進(jìn)，已成為具有普遍性的社會(huì)問題。現(xiàn)在，可靠性與安全性的提高在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域備受注目。今后， CMP 這類處理器芯片內(nèi)有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行的結(jié)構(gòu)將成為主流， 再加上硬件復(fù)雜性、設(shè)計(jì)時(shí)的失誤增加，使得處理器芯片內(nèi)部也未必是安全的，因此，安全與可靠性設(shè)計(jì)任重而道遠(yuǎn)。9. 什么是高性能計(jì)算機(jī)？答：高性能計(jì)算機(jī)的概念并無明確的定義，一般認(rèn)為運(yùn)算速度非常快的計(jì)算機(jī)就可以認(rèn)為是高性能計(jì)算機(jī)。嚴(yán)格地講， 高性能計(jì)算機(jī)是一個(gè)擁有最先進(jìn)的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)和算法的綜合概念 ，“高性能”的標(biāo)準(zhǔn)是隨

19、著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。10. 什么是接口？它的主要功能是什么？答： 在主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)必領(lǐng)引入相應(yīng)的邏輯部件解決兩者之間的同步與協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等問題，這些邏輯部件就稱為輸入輸出接口，簡稱為接口。輸入輸出接口的基本功能有：(1) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖 ，提供主機(jī)和設(shè)備交換信息過程中的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)構(gòu)，使主機(jī)與外設(shè)在工作速度上達(dá)到匹配。(2) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換 ，例如，當(dāng)主機(jī)和設(shè)備的信號(hào)同謀不同時(shí)的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)傳送中的格式（串行、并行）轉(zhuǎn)換功能、直接內(nèi)存訪問中的額外需求等。(3) 提供外設(shè)和接口的狀態(tài) ，為 CPU 更好地控制各種外設(shè)提供有效的幫助，交換主機(jī)和外圍設(shè)備的狀態(tài)信息。(4)

20、 實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間的通訊聯(lián)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。11. 簡述并行算法的基本內(nèi)容。并行算法是在給定并行模型下的一種具體明確的計(jì)算方法和步驟，其分類有不同的分類方法。根據(jù)并行計(jì)算任務(wù)的大小 分類，可以分為粗粒度并行算法、中粒度并行算法和細(xì)粒度并行算法 三類。粗粒度并行算法所含的計(jì)算任務(wù)有較大的計(jì)算量和較復(fù)雜的計(jì)算程序；中腹有詩書氣自華精品文檔你我共享粒度并行算法所含的計(jì)算任務(wù)的大小和計(jì)算程序的長短在粗粒度和細(xì)粒度兩種類型的算法之間；細(xì)粒度并行算法所含的計(jì)算任務(wù)有較小的計(jì)算量和較短的計(jì)算程序。根據(jù)并行計(jì)算的 基本對(duì)象 可分為 數(shù)值并行計(jì)算 和非數(shù)值并行計(jì)算 。非數(shù)值計(jì)算也會(huì)用于高精

21、度數(shù)值計(jì)算，數(shù)值計(jì)算中也會(huì)有查找、匹配等非數(shù)值計(jì)算成分，這兩者之間并無嚴(yán)格的界限。實(shí)際分類時(shí)，主要是根據(jù)主要的計(jì)算量所屬范疇以及宏觀的計(jì)算方法來判斷。根據(jù)并行計(jì)算進(jìn)程間的 依賴關(guān)系 可以分為 同步并行算法 和異步并行算法 。前者是通過一個(gè)全局的時(shí)鐘來控制各部分的步伐，將任務(wù)中的各個(gè)部分計(jì)算同步地向前推進(jìn)；而后者執(zhí)行的各部分計(jì)算步伐之間沒有關(guān)聯(lián)，互不同步，在操作中，它們根據(jù)計(jì)算過程的不同階段決定等待、繼續(xù)或終止。同步并行算法適合于SIMD 并行計(jì)算機(jī) ，異步并行算法適合于MIMD并行計(jì)算機(jī)。一個(gè)高效的并行算法設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜。一般編程設(shè)計(jì)過程可以分為任務(wù)劃分、通信分析、任務(wù)組合和處理器映射四步。

22、任務(wù)劃分階段主要將整個(gè)使用域或功能分解成一些小的計(jì)算任務(wù)，它的目的是要揭示和開拓并行執(zhí)行的機(jī)會(huì)；通信分析則檢測在任務(wù)劃分階段劃分的合理性；任務(wù)組合按照性能要求和實(shí)現(xiàn)的代價(jià)來考察前兩個(gè)階段的結(jié)果，必要時(shí)可以將一些小的任務(wù)組合成更大的任務(wù)以提高執(zhí)行效率和減少通信開銷；處理器映射決定將每一個(gè)任務(wù)分配到哪個(gè)處理器上去執(zhí)行，目的是要最小化全局執(zhí)行時(shí)間和通訊成本，并最大化處理器的利用率。12. 什么是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)?它有什么優(yōu)點(diǎn)？答：網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NETWORKCOMPUTER）簡稱 NC，是專用于高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備 。是基于處理器芯片和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的新一代計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，是一種新的桌面計(jì)算機(jī)。NC除了有人

23、機(jī)交互必需的顯示器，鍵盤鼠標(biāo)外，它沒有硬盤，軟盤，光驅(qū)等外部存儲(chǔ)設(shè)備，是一種瘦客戶機(jī)。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 易管理，維護(hù)簡單，使用方便。(2) 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)沒有硬盤， 軟盤和光盤， 也沒有風(fēng)扇，在硬件方面沒有什么可維護(hù)的地方，大大減少了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作，成本低廉。(3)安全性強(qiáng)，無論是防止病毒的侵犯，還是資料維護(hù)的安全，NC都比 PC要好的多。(4)靜音節(jié)能， 高可靠網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)沒有任何噪音，非常安靜。 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的功耗非常小。三 討論題1. 為什么計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制，而不使用人們生活中的十進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)信息。答案略。2. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器分為哪幾個(gè)層次？（原題已刪除）答案略。3. 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，請(qǐng)結(jié)合其特點(diǎn)談?wù)勎覈l(fā)展網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的前途。答案略。 出師表兩