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时间:2018-08-01
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1、1计算机组成1.1计算机组成与分类1.1.1计算机的组成6部件:控制器,是分析和执行指令的部件运算器,用于逻辑运算也叫算术逻辑单元ALU内存储器,用于存储运算中间结果外存储器输入输出设备(控制器与运算器在一起叫做中央处理器CPU)1.1.2计算机的分类Flynn分类法1.单指令流单数据流(SISD)2.单指令流多数据流(SIMD)3.多指令流单数据流(MISD)4.多指令流多数据流(MIMD),SMP对称处理与MPP海量并行处理结构均属于MIMD其他分类方法:冯氏分类法,Handler分类法,Kuck分类法1.2多级存储器体系存储器种类:顺序存取,按顺序进行存取操作,磁带存储
2、器直接存取,根据唯一地址标识直接找到存储块进行操作,磁盘存储器随机存取,通过地址随机存取,主存储器(内存)采用该方式相联存取,通过内容随机存取,Cache缓存采用该方式1.2.1主存储器(内存)1.RAM随机存取存储器,可写可读断电不保存数据,RAM又分为DRAM(动态RAM,随时间推移而消失)和SRAM(静态RAM,断电前一直保存),容量小价格高2.ROM只读存储器,一般用于BIOS的存储3.PROM可编程ROM,只能写入一次4.EPROM可擦除的PROM,需要紫外线照射15-20分钟可擦除5.E2PROM电科擦除EPROM6.闪速存储区,闪存如U盘7.CAM相联存储器,基
3、于内存进行访问,如cache1.2.2辅助存储器(外存磁盘如硬盘)1.磁带存储器软盘2.磁盘存储器就是分区的圆柱体同心圆,每个面上有磁道与扇区,有多个盘面组成的柱性磁盘组磁盘总容量=盘面数*每面磁道数*每道扇区数*每个扇区字节数磁盘的数据传输速率=磁道上字节数/每转1圈时间3.RAID存储,磁盘冗余阵列,分为8个级别分别为:RAID0,无冗余无校验RAID1,磁盘镜像阵列RAID2,采用纠错海明码的磁盘阵列RAID(3.4),采用独立校验盘,进行奇偶校验码的磁盘阵列RAID5,分布式奇偶校验码的磁盘阵列RAID6,独立数据硬盘,与双独立分布式校验方案RAID7,高异步I/O,
4、高速传输阵列RAID10,综合多个RAID等级组成,目前该等级被广泛使用4.光盘存储器,CD.CD-ROM制度压缩盘,DVD数字视频光盘等1.2.3Cache缓存1.Cache原理CPU需要的数据先从缓存中找,如果有则直接调用(访问命中),如果没找到再到内存中读取,读取完再送回CPU与Cache中系统平均周期=缓存周期*缓存命中率+内存周期*(1-缓存命中率)//由于缓存中未命中的概率就是在内存中取值的概率多少位就是2的几次幂,例如32位系统可以支持2的32次幂长度的数据也就是4G内存,64位操作系统可支持更高内存1Byte=8bits1汉子=2B(字节)=16b1024B=
5、1KB1024KB=1MB1024MB=1GB1024GB=1TB1024TB=1PB2.映射机制存储容量与存储地址的关系:容量的大小转换为2的n次幂,则地址就用n位表示如128*4096B=2的19次幂,就是需要19位的内存地址直接映射:Cache将主存中的信息地址映射到Cache中,主存与Cache分成容量相同的块,然后将一个主存的块映射到Cache的特定位置上(特定位置是指,将主存地址拆分后四位为Cache块内地址,中间10位是Cache块号)全相联映射:主存的页对应Cache的页,淘汰可替换组相联映射:块大小相同,组数相同3.淘汰算法先进先出FIFL最近最少使用淘汰法
6、LRU4.写操作写直达,写入Cache时同时写入内存写回,写入Cache时先不写入内存,等在缓存中失效时再写入内存标记法,标记在Cache中修改的信息,读取的时候通过标识位判断1.3输入输出接口1.3.1输入输出方式1.程序控制方式,通过指令控制I/O,但是程序需要时刻查询I/O设备的状态,是否完成2.程序中断方式,CPU不必去监控I/O设备完成情况,I/O设备完成数据传输后发出中断信号通知CPU,CPU在去处理3.DMA工作方式,DMAC(DMA控制器),CPU与DMAC共享总线,DMA时CPU暂时放弃系统总线控制交给DMAC控制4.通道方式,采用通道程序5.输入输出处理机
7、,专用处理机,用于大型高效计算机1.3.2总线和接口总线的定义:是一组进行互连和传输信息(指令、数据、地址)的信号线,是计算机内部各个部件链接的桥梁1.总线分类按位置分:CPU内部的总线叫内部总线,CPU与内存的总线叫外部总线按总线功能分:地址总线(传地址)、数据总线(传数据)、控制总线(传控制信号)按总线在系统中的位置分:机内总线(IDE链接硬盘的、SCSI小型计算机系统接口)、机外总线(USB可用于链接外部设备)按用途分:局部总线、系统总线、通信总线2.总线的标准:IEEE3.接口分类:串行接口(一
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