軟考架構師（1）——計算機組成與體系結構

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1：概念

①計算機系統結構：指的是計算機傳統的軟硬件的界面，即機器語言程序員所看到的計算機的屬性，即概念性結構與功能特性。   

②計算機組成：指的是計算機系統結構的邏輯實現，包含物理機器級中的數據流和控制流的組成以及邏輯設計等。   

③計算機實現：指的是計算機組成的物理實現，包括處理機、主存等部件的物理結構，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與鏈接，信號傳輸，電源、冷卻及整機裝配技術等。 

 ④關係：同一種系統結構能夠用不一樣組成來實現。

2：計算機系統的多級層次結構

　　

3：Flynn分類法：

根據指令流與數據流進行分類

　　

4：CPU架構

5：層次化存儲結構

1. 存儲系統由兩部分構成:

① 存放程序和數據的存儲器

② 控制存儲器工做的存儲控制部件

2 .存儲器的3個主要指標：速度T、容量S、和價格C

3. 存儲器的層次結構

4.Cache

①「Cache—主存」層次 目的：彌補主存速度的不足

② 改進Cache性能 ：平均訪存時間=命中時間+不命中率×不命中開銷

1）下降不命中率：

增長Cache塊大小：適當增長塊的大小，但不能增大到使不命中率上升的程度； 可是，增長塊大小同時也會增長不命中開銷。

提升相聯度：相聯度越高（即n值越大）， Cache空間的利用率就越高，塊衝突機率就越低，於是Cache的不命中率就越低；可是，提升相聯度則可能以增長命中時間爲代價。

增長Cache容量：Cache的容量越大，命中率也就越高；但命中率達到必定值後，隨着Cache容量的增長，命中率提升的速度漸漸放慢。

2）減小不命中開銷

3）減小命中時間 CPU時間 =（ CPU執行週期數+存儲器停頓週期數）×時鐘週期時間

5：局部性原理

時間局部性：程序即將用到的信息極可能就是目前正在使用的信息。（如高訪問量的數據直接放在cache中提升效率）

空間局部性：程序即將用到的信息極可能與目前正在使用的信息在空間上相鄰或者臨近。（如數組）

6：主存-分類：

隨機存儲器和只讀存儲器

7：主存編址：

（1）C7FFFH - AC000H 等於 解得112

（2）（112K *16 bit ）/（28 * 16K * X ）= 1，解得X=4

8：磁盤結構

 

 

 

6：系統性能指標：

一、字長：字長是CPU可以直接處理的二進制數據位數，它直接關係到計算機的計算精度、功能和速度。字長越長處理能力就越強。常見的微機字長有8位、16位和32位。

二、運算速度：運算速度是指計算機每秒中所能執行的指令條數，通常用MIPS爲單位。

三、主頻：主頻是指計算機的時鐘頻率，單位用MHz表示。

四、內存容量:內存容量是指內存儲器中可以存儲信息的總字節數，通常以KB、MB爲單位。

五、外設配置:外設是指計算機的輸入/輸出設備。

阿姆達爾解決方案：加速比

 

7：性能評價方法