计算机标准体系结构知识点汇总.docxVIP

第一章计算机体系结构基础概念

1.计算机系统结构经典定义

程序员所看到计算机属性，即概念性结构和功效特征。

2.透明性

在计算机技术中，把这种原来存在事物或属性，但从某种角度看又仿佛不存在概念称为透明性。

3.系列机

由同一厂家生产含有相同系统结构、但含有不一样组成和实现一系列不一样型号计算机。

4.常见计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法

Flynn分类法把计算机系统结构分为4类：

单指令流单数据流(SISD)

单指令流多数据流(SIMD)

多指令流单数据流(MISD)

多指令流多数据流(MIMD)

5.

改善后程序总实施时间

系统加速比为改善前和改善后总实施时间之比

6.CPI（CyclesPerInstruction）:每条指令实施平均时钟周期数

CPI=实施程序所需时钟周期数／IC

7.存放程序原理基础点：指令驱动

8.冯·诺依曼结构关键特点

1.以运算器为中心。

2.在存放器中，指令和数据相同对待。

指令和数据一样能够进行运算，即由指令组成程序是能够修改。

3.存放器是按地址访问、按次序线性编址一维结构，每个单元位数是固定。

4.指令实施是次序

5.指令由操作码和地址码组成。

6.指令和数据均以二进制编码表示，采取二进制运算。

9.软件可移植性

一个软件能够不经修改或只需少许修改就能够由一台计算机移植到另一台计算机上正确地运行。差异只是实施时间不一样。我们称这两台计算机是软件兼容。

实现可移植性常见方法:采取系列机、模拟和仿真、统一高级语言。

软件兼容：

向上（下）兼容：按某档机器编制程序，不加修改就能运行于比它高（低）档机器。

向前（后）兼容：按某个时期投入市场某种型号机器编制程序，不加修改地就能运行于在它之前（后）投入市场机器。

向后兼容是系列机根本特征。

兼容机：由不一样企业厂家生产含有相同系统结构计算机。

10.并行性：计算机系统在同一时刻或同一时间间隔内进行多个运算或操作。

同时性：两个或两个以上事件在同一时刻发生。

并发性：两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。

从处理数据角度来看，并行性等级从低到高可分为：

1.字串位串：每次只对一个字一位进行处理。

最基础串行处理方法，不存在并行性。

2．字串位并：同时对一个字全部位进行处理，不一样字之间是串行。

开始出现并行性。

3.字并位串：同时对很多字同一位（称为位片）进行处理。

含有较高并行性。

4.全并行：同时对很多字全部位或部分位进行处理。

最高一级并行。

从实施程序角度来看，并行性等级从低到高可分为：

1.指令内部并行：单条指令中各微操作之间并行。

2.指令级并行：并行实施两条或两条以上指令。

3.线程级并行：并行实施两个或两个以上线程。

通常是以一个进程内派生多个线程为调度单位。

4.任务级或过程级并行：并行实施两个或两个以上过程或任务（程序段）

以子程序或进程为调度单元。

5.作业或程序级并行：并行实施两个或两个以上作业或程序。

提升并行性技术路径：

1.时间重合

引入时间原因，让多个处理过程在时间上相互错开，轮番重合地使用同一套硬件设备各个部分，以加紧硬件周转而赢得速度。

2.资源反复

引入空间原因，以数量取胜。经过反复设置硬件资源，大幅度地提升计算机系统性能。

3.资源共享

这是一个软件方法，它使多个任务按一定时间次序轮番使用同一套硬件设备。

第二章计算机指令集结构

1.CPU中用来存放操作数存放单元关键类型：堆栈、累加器、通用寄存器组

2.通用寄存器型指令集结构深入细分为3种类型

寄存器-寄存器型（RR型）

寄存器-存放器型（RM型）

存放器-存放器型（MM型）

3.指令集结构设计

关键考虑3个原因：速度、成本、灵活性

对指令集基础要求：完整性、规整性、高效率、兼容性

4.设计RISC机器遵照标准

1.指令条数少而简单。只选择使用频度很高指令，在此基础上补充部分最有用指令。

2.采取简单而又统一指令格式，并降低寻址方法；指令字长全部为32位或64位。

3.指令实施在单个机器周期内完成。(采取流水线机制)

4.只有load和store指令才能访问存放器，其它指令操作全部是在寄存器之间进行。

（即采取load-store结构）

5.大多数指令全部采取硬连逻辑来实现。

6.强调优化编译器作用，为高级语言程序生成优化代码。

7.充足利用流水技术来提升性能。

5.指令由两部分组成：操作码、地址码

指令集3种编码格式：变长编码格式、定长编码格式、混合型编码格式

第三章流水线技术

1.流水线技术：把一个反复过程分解为若干个子过程，每个子过程由专门功效部件来实现。把多个处理过程在时间上错开