软件设计师教程的总结与复习15868
33页1、第一章 计算机系统知识1. 计算机体系结构(计算机系统结构) 属性:硬件所能处理的数据类型、所能支持的寻址方式、CPU的内部寄存器、CPU的指令系统、主存的组织与主存的管理、中断系统的功能、输入输出设备及连接接口、计算机特性结构类型。 分类:(1)Flynn分类法(1966):指令流、数据流、多倍性按指令流和数据流的不同组织方式分:单指令流单数据流(SISD);单指令流多数据流(SIMD);多指令流单数据流(MISD);多指令流多数据流(MIMD)。 (2)冯式分类法(1972):最大平行度Pm :指计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制位数。 设每个时钟周期ti 内能处理的二进制位数为pi ,则T个时钟周期内平均并行度为:Pa =(Pi)/T , 在T 周期内的平均利用率为:u=Pa/Pm=(Pi)/(T*Pm)。平均并行度取决于系统的运行程度,与应用程序无关。 按最大并行度进行分类:字串行、位串行(WSBS):N=1,M=1;字并行、位串行(WPBS):N=1,M1;字串行、位并行(WSBP):N1,M=1;字并行、位并行(WPBP):N1,M1。与计算机组成的区别:前者解决
2、的问题是计算机系统总体上、功能上需要解决的问题,后者要解决的是逻辑上如何具体实现的问题;指令系统的确定属于前者,而指令的具体实现属于后者;主存容量及编址方式的确定属于前者,而具体如何构成主存属于后者。 结构的并行性:内容:同时性、并发性 并行处理分类:存储器操作并行;处理器操作步骤并行(流水线处理机);处理器操作并行(阵列处理机)。 指令、任务、作业并行(多处理机、分布式系统、计算机网络) 并行性的发展:精简指令集计算机(RISC)、指令集上并行的的超标量处理机、超级流水线处理机、超长指令计算机、多微处理机系统、数据流计算机;大规模并行处理(MPP)的多处理机系统和多计算机系统。2.存储系统:层次结构:CPU寄存器、高速缓存Cache、主存、辅存。 分类:按位置分:内存与外存;按构成材料分:磁盘存储器半导体存储器(元件分双极型和MOS型;数据是否刷新分静态SM和动态DM)光盘存储器按工作方式分:读写只读:固定只读ROM、可编程只读PROM、可擦写可编程只读EPROM、电擦除可编程只读EEPROM、闪存FM按访问方式分:地址访问和内容访问;按寻址方式分:随机(RAM)、顺序(SAM)、直
3、接(DAM)。相联存储器:工作原理:把数据或数据的某一部分作为关键字,将该关键字与存储器中的每一单元进行比较,找出存储器中所有与关键字相同的数据字。 结构:输入检索寄存器:用来存放要检索的内容(关键字) 屏蔽寄存器:用来屏蔽不参与检索的字段 比较器:比较检索的关键字与存储体的每一单元 存储体:存放信息 匹配寄存器:记录比较的结果 数据寄存器:存放存储体中某一单元的内容 地址寄存器 使相联存储器具有按地址查找的功能 地址译码器 作用范围:高速缓存;虚拟存储器中做段表、页表或快表存储器;DB和知识库。 高速缓存:含义:存放当前最活跃的程序和数据,作为主存局部域的副本。特点:容量小,速度快,由快速半导体存储器构成,内容是主存局部域的副本,对程序员是透明的。 组成:控制部分:判断CPU要访问的信息是否在cache存储器中,若在为命中,反之没命中。存储部分:存放主存的部分复制(副本)信息。 地址映像:含义:将主存地址转换成cache存储器的地址。方法:直接映像:优点:地址变换简单;缺点:灵活性差全相联映像:优点:主存的块调入Cache的位置灵活,不受限制; 缺点:无法从主存块号中直接获得Cach
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