《计算机系统结构教学课件》概念总汇-第1章

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1、第1章计算机系统结构的基本概念多级层次结构从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成多级层次结构。第6级L6：应用语言虚拟机1第5级L5：1高级语言虚拟机1第4级L4：1汇编语言虚拟机1第3级L3：1操作系统虚拟机1第2级L2：机器语言（传统机器级）1第1级L1:微程序机器级虚拟机器由软件实现的机器。解释语言实现的一种基木技术。每当一条N+1级指令被译码示，就宜接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级的指令，依此重复进行。翻译语言实现的一种基本技术。先把N+1级程序全部变换成"级程序后，再去执行新产生的N级

2、程序，在执行过程屮N+1级程序不再被访问。计算机系统结构程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。经典计算机系统结构概念的实质计算机系统中软、硬件界面的确定，其界面Z上的是软件的功能，界面Z下的是驶件和固件的功能。透明性在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，但从某种角度看乂好象不存在的概念称为透明性。计算机组成计算机系统的逻辑实现。计算机实现计算机系统的物理实现。冯氏分类法冯氏分类法是用系统的最大并行度対计算机进行分类。它是山冯泽云先生于1972年提岀的。最大并行度计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制

3、位数。可以用平面直介坐标系中的一个点代表一个计算机系统，其横坐标表示字宽5位），纵坐标表示一次能同吋处理的字数（加字）。mXn就表示了其最大并行度。Flynn分类法按照指令流和数据流的多倍性进行分类，它是MJ.Flyiw于1966年提出的。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。多倍性在系统受限的部件上，同时处于同一执行阶段的指令或数据的最人数目。以经常性事件为重点对于大概率事件（最常见的事件），赋予它优先的处理权和资源使用权，以获得全局的最优结果。系统的加速比对系统屮的某些部件进行改进，改进后的系统性能

4、少改进前的系统性能Z比。Amdahl定律加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。可改进比例在改进前的系统中，可改进部分的执行时间在总的执行时间屮所占的比例。部件加速比可改进部分改进以后性能提高的倍数。它是改进前所盂的执行时间与改进后执行时间的比。程序的局部性原理程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相対地簇聚；这种簇聚包括指令和数据两部分。程序的时间局部性程序即将用到的信息很町能就是n前正在使用的信息。程序的空间局部性程序即将用到的信息很町能少冃前止在使用的信息在空间上和邻或者临

5、近。CPU性能公式程序执行的CPU时间=CPIxIC/时钟频率IC程序执行过程中所处理的指令数。反映了计算机指令集的结构和编译技术。CPI指令时钟数。CPI=总时钟周期数/1C反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机纽织。响应时间从事件开始到结束Z间的时间，也称为执行吋间。即计算机完成某一任务所花费的金部吋间,包括访问磁盘、访问存储器、输入/输出、操作系统开销等。流量在单位时间内所能完成的工作量。CPU时间CPU为用户程序工作的时间，不包含I/O等待时间及运行其他程序的时间。可细分为川户CPU时间及系统CPU时间

6、。核心测试程序山从真实程序中提取的较短但很关键的代码构成。小测试程序通常是指代码在儿I•行到100行的具冇一些特定冃的的测试程序。用户可以随时编写一些这样的程序来测试系统的各种功能，并产生用户已预知的输出结果，如皇麻问题、迷宫问题、快速排序、求素数、计算兀等。合成测试程序首先对大虽的应用程序中的操作进行统计，得到各种操作比例，再按这个比例构造测试程序。Whetstone与Dhrystone是最流行的合成测试程序。基准测试程序套件为了能比较全面地反映计算机衣各个方面的处理性能，通常采用幣套测试程序。这组程序称为基准测试程序

7、套件，它是山各种不同的真实应用程序构成的。目前最成功和最常见的测试程序套件是SPEC系列。事务处理测试程序主要测试在线事务处理（On-LineTransactionProcessing,OLTP）系统的性能，包括数据库访问和更新等。存储程序计算机冯•诺依曼结构计算机输入瀚出方式程序控制（程序等待、程序屮断）、DMA、通道、I/O处理机相联存储器CAM可按内容访问的存储器。相联处理机以相联存储器为核心的处理机。和联存储器除了完成信息检索任务外，还能进行一些算术逻辑运算。系列机由同一厂家生产的具有相同的系统结构，但具有不同组

8、成和实现的一系列不同型号的机器。软件兼容同一个软件町以不加修改地运行于系统结构相同的各档机器，而且它们所获得的结果一样,差别只在于运行时间不同。兼容机不同厂家生产的具冇相同系统结构的计算机。向上（下谦容按某档计算机编制的程序，不加修改的就能运行于比它高（低）档的计算机。向前（后）兼容按某个时期投入市场的某种型号机器编