高级计算机体系结构知识点.docVIP

第1章 计算机系统结构的基本概念 多级层次结构 从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构 虚拟机器 由软件实现的机器语言实现的基本技术N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级的指令，依此重复进行。 翻译 语言实现的基本技术N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。 计算机系统结构 程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。 经典计算机系统结构概念的实质 计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。(最常见的事件)，赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。 系统的加速比某些部件可改进比例在系统可改进所占的比例。部件加速比可改进部分改进以后性能。 程序的空间局部性 程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者临近。程序执行的CPU时间= CPI ( IC / 时钟频率程序执行过程中所处理的指令数反映了计算机指令集的结构和编译技术指令时钟数CPI = 总时钟周期数 / IC反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机组织从事件开始到结束之间的时间，也称为执行时间计算机完成某一任务所花费的全部时间，包括访问磁盘、访问存储器、输入/输出、操作系统开销等。在单位时间内所能完成的工作量。CPU时间CPU为用户程序工作的时间，不包含I/O等待时间及运行其他程序的时间。可细分为用户CPU时间及系统CPU时间测试由从真实程序中提取的较短但很关键的代码构成。 小测试程序通常是指代码在几十行到100行的具有一些特定目的的测试程序。用户可以随时编写一些这样的程序来测试系统的各种功能并产生用户已预知的输出结果，如皇后问题、迷宫问题、快速排序、求素数、计算π等Whetstone与Dhrystone是最流行的合成测试程序。目前最常见的测试程序件是事务处理测试程序主要测试在线事务处理（On-Line Transaction Processing，OLTP）系统的性能，数据库访问和冯·诺依曼结构计算机按内容访问的存储器以相联存储器为核心的处理机相联存储器除了完成信息检索任务外，还能进行一些算术逻辑运算。按某档编制的程序，不加修改的就能运行于比它高（低）档的。按某个时期投入市场的某种型号编制的程序，不加修改地就能运行于在它之前（后）投入市场的。在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。只要时间上互相重叠，就存在并行性。两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性根据CPU内部存储单元类型指令集结构分为堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构。通用寄存器型指令集结构三种类型寄存器－寄存器型（RR：Register-Register）寄存器－存储器型（RM：Register-Memory）存储器－存储器型（MM：Memory-Memory）CISC 复杂指令集计算机RISC 精简指令集计算机 操作数类型 面向应用、面向软件系统所处理的各种数据结构。 操作数表示 硬件结构能够识别、指令系统可以直接调用的那些数据结构。 操作数的类型 主要有：整数（定点）、浮点、十进制、字符、字符串、向量、堆栈等。 变长编码格式 指令的长度将操作类型和寻址方式组合编码在操作码中，所有指令的长度是固定唯一的。通过提供一定类型的指令字长，期望能够兼顾降低目标代码长度和降低译码复杂度两个目标。 第3章 流水线技术 一次重叠执行方式 把执行第k条指令与取第k+l条指令同时进行。 二次重叠执行方式 为了进一步提高执行速度，可以增加指令重叠执行的程度。把取第k+l条指令提前到与分析第k条指令同时进行，把分析第k+l条指令与执行第k条指令同时进行。 哈佛结构 程序和数据空间独立的结构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他子过程同时执行。描述流水线工作横坐标表示时间，纵坐标代表流水线的各段。流水线的段数静态流水线 在同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。 动态流水线 在同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。 非线性流水线的调度 在非线性流水线中，确定什么时候向流水线引进新的任务，才能使该任务不会与先前进入流水线的任务发生冲突——争用流水段。 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。每一个任务在流水线的各段中是一个跟着一个顺序流动的。 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（从输出端流出）。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或输出结果的