计算机系统结构整理

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1、第一章计算机系统结构基本概念名词解释兼容性向后兼容：在某一时间生产的机器上运行的目标软件能够直接运行于更晚生产的机器上。向上兼容：在低档机器上运行的目标软件能够直接运行于高档机器上。系列机具有相同的系统结构，但组成和实现技术不同的一系列计算机系统可移植性模拟和仿真在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。全部用软件实现的叫模拟，用软件、硬件、固件混合实现的叫仿真并行性最大并行度：单位时间内能处理的最大二进制位数计算机系统的多级层次结构书P3图系统结构、组成和实现的关系系统结构定义：程序员所看到的计算机系统的属性,即概念性结构和功能特性研究软硬件功能分配和对软硬

2、件界面的确定组成：计算机组成是指计算机系统结构的逻辑实现实现：计算机实现是指计算机组成的物理实现计算机系统的设计原则、思路系统结构设计：包括指令集、存储系统、总线结构、处理器设计等，是软硬件的分界面硬件实现技术：相当重要，不同指令集对系统性能的影响在缩小应用或市场需求性能优化：可靠性、容错性、价格与性能实现的复杂性：硬件实现方案、软件复杂性、投放市场时间性能价格比：必须考虑实现的成本，包括软件成本计算机系统的分类（Flynn）1966年由Michael.J.Flynn提出按照指令流和数据流的多倍性特征进行分类指令流：机器执行的指令序列数据流：由指令流调用的数据序列多

3、倍性(multiplicity)：在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数四种类型(1)单指令流单数据流SISD(SingleInstructionSingleDatastream)(2)单指令流多数据流SIMD(SingleInstructionMultipleDatastream)(3)多指令流单数据流MISD(MultipleInstructionSingleDatastream)(4)多指令流多数据流MIMD(MultipleInstructionMultipleDatastream)第一章指令系统名词解释数据表示：数据表示是指计算

4、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RISC：精简指令系统CISC：复杂指令系统数据表示的含义及与数据结构的关系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定义数据表示，标识符、描述符，两者的区别数据描述符与标志符的区别：标志符只作用于一个数据，而数据描述符要作用于一组数据引入数据表示的原则确定数据表示的原则一是缩短程序的运行时间二是减少CPU与主存储器之间的通信量三是这种数据表示的通用性和利用率Huffmann编码与扩展编码书P91-94RISC的设计原则、基本技术及存在的问题减少CPI是RISC思想的精华CPI(C

5、yclesPerInstruction)是每条指令执行的平均周期数1.延时转移技术为了使指令流水线不断流，在转移指令之后插入一条没有数据相关和控制相关的有效指令，而转移指令被延迟执行，这种技术称为延迟转移技术。2.指令取消技术采用指令延时技术，经常找不到可以用来调整的指令，可考虑采用另一种方法：指令取消技术分为两种情况：(1)向后转移（适用于循环程序）实现方法：循环体的第一条指令安放在两个位置，分别在循环体的前面和后面。如果移成功，则执行循环体后面的指令，然后返回到循环体开始；否则取消循环体后面的指令(2)向前转移(IFTHEN)实现方法：如果转移不成功，执行转移指

6、令之后的下条指令，否则取消下条指令。3.重叠寄存器窗口技术实现方法：设置一个数量比较大的寄存器堆，并把它划分成很多个窗口。在每个过程使用的几个窗口中：有一个窗口是与前一个过程共用；有个窗口是与下一个过程共用4.指令流调整技术P1235.以硬件为主固件为辅（存在的问题在哪里ORZ…难道是这个？）RISC对编译器造成的困难主要有：(1)必须精心安排每一个寄存器的用法，以便充分发挥每一个通用寄存器的效率，尽量减少访问主存储器的次数。(2)做数据和控制相关性分析，要调整指令的执行序列，并与硬件相配合实现指令延迟技术和指令取消技术等。(3)要设计复杂的子程序库，RISC的子程

7、序库通常要比CISC的子程序库大得多。第一章存储系统存储系统与存储体系存储系统的定义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。这个存储系统对应用程序员是透明的，并且，从应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。（以下大概要么就是存储体系？）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Ø虚拟存储系统：由主存储器和硬盘构成主要目的：扩大存储器容量ØCache存储系统：