系统结构重点

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1、系统结构重点:第一章1.层次结构的走义层次划分第0级和第1级是具体实现机器指定功能的中央控制部分第2级是传统指令系统（机器语言）机器。第3级是操作系统机器。操作系统是运行在第2级上的解释程序。第4级是汇编语言机器。第5级是高级语言机器。第6级是应用语言机器。从学科领域来划分：第0和第1级属于计算机组织与结构，第3至第5级是系统软件,第6级是应用软件。2.透明性概念：本来存在的事物或属性，从某种角度看似乎不存在。例如：浮点数表示、乘法指令对高级语言程序员、应用程序员透明对汇编语言程序员、机器语言程序员不透明3•系统结构的两种定义定义一:程序员所看到的计算机

2、系统的属性,即概念性结构和功能特性；定义二：计算机系统结构主要硏究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定。4•计算机组成与实现的区别与联系：计算机组成：指计算机系统结构的逻辑实现。计算机实现：指计算机组成的物理实现。5.计算机系统结构的分类：主要是Flynn分类方法SISD:单指令紳数据流传统的顺序处理计算机SIMD:单指令流多数据流阵列处理机W并行处理机为代表MISD:多指令流单数据流MIMD:多指令流多数据流多处理机6.Amdahl定理：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或总执行时间的比例有关。■在Amd

3、ahl定律中，加速比与两个因素有关:可改进部分占用的时间改进前整个任务的执行时间它总小于1改进前改进部分的执行时间严大干1改进后改进部分的执行时间，Amdahlx律RFe=—可改进部分ABToyTo^=—■性能提咼幅度A「CDTn=T0~D1=7L—(B—C)y~=T0~B+CTn1改进后整个任务的执行时间为Tn=Th-Fe+—B改进后整个系统的加速比为：cTn1Sn=—=To(1-Fe)+Fe/Se7•局部性定理：局部性的实质是:根据程序的最近情况可以较精确地预测出最近的将来将要用到哪些指令和数据。局部性分时间上的局部性和空间上的局部性两种。时间上的员

4、都性是指最近访同过的代码是不将被访问的代码。空间上的局部性是指那此地址下相邻近的代码可能会被一起访问，存诸器体系的相成就是以访向的局部性原理为基础的。8•系统结构的评价标准：性能和成本9.CPU性能：I时钟周期或时钟频率(主频)■常用于同类处理机之间比较，如，P11/450比P11/300快50%,…

5、若程序的指令条数为IC,则：I每条指令的平均时钟周期数(CyclesPerInstmction)CPI=程序的CPU时钟周期薮/程序的ICI程序的CPU时间■T=CPU时钟周期数X时钟周期长■=CPU时钟周期数/频率■=(ICXCPI)/频率■一般程序的C

6、PU时间的计算指令种类数CPU的时钟周期数=E(CPL；XL)Z=1CPU时间=2(CPLxL)X时钟周期长度nS

7、机。所谓序列机是指一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。兼容种类：向后、向前、向上、向下。其中向后兼容最重要,必须做到。向上(下)兼容是指按某档机器编制的程序，不加修改就能运行于比它高(低)档的机器。(2)模拟(Simulation)与仿真(Emulation)。模拟方法是指用软件方法在一台现有的机器上实现另一台计算机的指令系统。用微程序直接解释另一台机器指令系统的方法称为仿真。(3)采用统一的高级语言的方法12.冯诺依曼结构与现代计算机系统结构的异同冯诺依曼结构:(1)特点：存储程序，运算器为中心，集中控制M

8、MCPUI/O2、改进：存储程序，存储器为中心,分散控制■存储器是字长固定的、顺序线性编址的一维结构■存储器提供可按地址访问的一级地址空间，每个地址是唯一定义的＞由指令形式的低级机器语言驱动■指令顺序执行，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现■运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送都途经运算器°运算器、存储器、输入输出设备的操作以及它们之间的联系都由控制器集中控制CPUP丄MMI/O■从基于串行算法变为适应并行算法，出现了向量计算机，并行计算机、多处理机等•高级语言与机器语言的语义距离缩小，出现了面向高级语言机器和直接

9、执行高级语言机器•硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，出现了面向操作