计算机系统的层次结构.docVIP

1.01 计算机系统的层次结构1.02透明性的概念：本来存在的事物或特性从某个角度看去好像不存在。这里指使用者可以不了解的知识。1.03计算机组成：计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流的组成以及逻辑设计等。1.04计算机实现：是指计算机组成的物理实现。包括具体的逻辑电路设计和封装技术。1.05指令流：机器执行的指令序列。数据流：由指令调用的数据序列1.6 Amdahl定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占用总执行时间的比例有关。1.7程序的时间局部性：最近访问过的内容很可能即将被再次使用；程序的空间局部性：地址临近的内容可能在一定时间内被连续使用 1.8系统结构的评价标准：性能、成本1.9冯诺依曼体系结构的特点：机器以运算器为中心；采用存储程序的原理；存储器按照地址访问，存储空间线性编址每个存储单元的位数相同并固定；控制流由指令流产生输入输出的方式:DMA、I/O处理机、程序控制2.01 RISC的定义与特点: RISC的设计是力争一个最小化的指令集，每条指令只执行一个基本的计算，复杂的运算由基本指令构成的子程序来完成。大多数指令在单周期内完成（采用流水机制）LOAD/STORE结构硬布线控制逻辑减少指令和寻址方式的种类固定的指令格式注重编译的优化CISC的定义与特点: 增强指令功能，把越来越多的功能交由硬件来实现，并且指令的数量也是越来越多。 2.02 RISC关键技术-延时转移技术，指令取消技术，重叠寄存器窗口技术，指令流调整技术，以硬件为主固件为辅。2.3数据表示是指计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型数据结构是面向系统软件、应用领域所与需要处理的各种数据类型，研究这些数据类型的逻辑结构和物理结构之间的关系，并给出相应算法。2.4高位交叉编址：主要用来扩大存储器容量；低位交叉编址：主要是提高存储器速度2.5对指令系统的基本要求:完整性、规整性、正交性、高效率、兼容性 2.6通用计算机系统的5类基本指令：数据传送类指令运算类指令程序控制指令输入输出指令处理机控制和调试指令3.1存储系统:两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个存储系统。3.2虚拟存储器系统：对应用程序员透明Cache存储系统：对系统程序员以上均透明3.3存储器的主要性能：速度、容量、价格3.4提高存储系统速度的两条途径:提高命中率H 两个存储器的速度不要相差太大3.5解决存储器频带平衡方法:多个存储器并行工作设置各种缓冲存储器 采用存储系统3.6虚拟存储器是一种存储器共享技术，将物理存储器分块并分配给不同的进程使用。3.6地址映象：把虚拟地址空间映象到主存地址空间地址变换：程序运行时将虚拟地址变换成主存实地址3.7三种地址空间：虚拟地址空间，主存储器地址空间，辅存地址空间3.8写操作的实现思路？写直达法、写回法3.9地址映像与变换的方法：全相联映象主存中的任一块可以被放置到Cache中的任意一个位置。 特点：空间利用率最高，冲突概率最低，实现最复杂。 直接映象：主存中的每一块只能被放置到Cache中唯一的一个位置。特点：空间利用率最低，冲突概率最高，实现最简单。组相联映象方式：按同样大小将Cache和主存分成块、再化成组。优点：块的冲突概率比较低、块的利用率大幅度提高、块失效率明显降低组相联映象方式的缺点：实现难度和造价要比直接映象方式高3.10评价页面替换算法好坏的标准：一是命中率要高、二是算法要容易实现页面调度方式与命中率的关系：请求式、预取式3.11提高Cache的性能：提高命中率、减少不命中开销、减少命中时间3.12提高命中率：增加块大小、增加Cache容量、提高相联度、设置牺牲Cache4.1 I/O系统：包括I/O设备以及I/O设备与处理机的连接。4.2系统响应时间：由两部分构成：I/O系统的响应时间与CPU的处理时间 4.3多进程技术只能够提高系统吞吐率，并不能够减少系统响应时间。4.4输入输出系统的特点:异步性实时性与设备无关性4.5程序控制方式（状态驱动、应答、查询、条件驱动）：(1)何时对何设备进行输入输出操作受CPU控制(2)CPU要通过指令对设备进行测试才能知道设备的工作状态。空闲、准备就绪、忙碌等(3)数据的输入和输出都要经过CPU(4)用于连接低速外围设备4.5中断输入输出方式： (1)CPU与外围设备能够并行工作。 (2)能够处理异常事件。 (3)数据的输入和输出都要经过CPU。(4)用于连接低速外围设备。 4.5DMA方式的特点:(1)外围设备的访问请求直接发往主存储器，数据的传送过程不需要CPU的干预。(2)全部用硬件实现，不需要做保存现场和恢复现场等工作。4.6DMA方式: 周期窃取方式直接存取方式数据块传送方式4.7中断屏蔽的实现方法主要有两种： 方法一：每级中断源设置一个中断屏蔽位。方法二：改变处理机优先级 4.8通道的种类:字节多路通道：为多台低速或中速的外设服务、选择通道：为多台