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计算机组成原理与体系结构

2021-03-03 17:04:24  阅读:223  来源: 互联网

标签:计算机 Cache 扇区 流水线 时间 周期时间 原理 127 体系结构


数据的表示 n进制 按权展开法 十进制转任意进制 使用短除法 (取余,倒计) 二进制转八进制与十六进制数 3个二进制一个8进制 4个二进制一个16进制 正数:原码反码补码相同 补码可以直接运算 反码加一 符号位不变 移码: 浮点运算的阶码 把补码的符号位取反   补码运算 简化计算机运算部件的设计   取值范围:原码 -127~127 反码 -127~127 补码 -128 ~ 127   浮点数运算 N=M*R^e M尾数 e是指数 R为基数 对阶---尾数计算---结果格式化 对阶 低---》高   计算机结构 主机:CPU 和主存储器 CPU:运算器 控制器 运算器:算术逻辑单元ALU 累加寄存器AC(存值)数据缓冲寄存器DR(暂时存数据)状态条件寄存器PSW(存标志位) 控制器:程序计数器PC(指令位置)指令寄存器IR 指令译码器 时序部件 主存地址与Cache地址的映射由硬件来完成 使用DMA可以直接传送数据 不需要cpu   Flynn 体系结构分类 单指令流 单数据流 SISD :单处理器系统 单指令流 多数据流 SIMD :并行处理机 阵列处理机 超级向量处理机 多指令流 单数据流 MISD :流水线计算机 多指令流 多数据流 MIMD : 多处理机系统 多计算机   CISC与RISC CISC复杂 :数量多,使用频率差别大 可变长格式 支持多种寻址方式 微程序控制技术 RISC精简 :数量少,使用频率接近 定长格式 大部分为单周期 支持方式少   流水线:取指 分析 执行 计算:流水线周期为执行时间最长的一段 1条指令执行时间 +(指令条数-1)*流水线周期 理论公式:(t1+t2+....+tk)+(n-1)*t 实践公式:(k+n-1)*t k代表分几段 流水线的吞吐率计算 吞吐率TP=指令条数/流水线执行时间 最大吞吐率=1/t(最大的周期时间) 流水线的加速比 计算:S=不使用流水线的执行时间/使用流水线的执行时间 流水线的效率 :E=n个任务占用的时空区/k个流水段总的时空区=T0/ kTk   层次化存储结构 外存(辅存)----内存(主存)----Cache(按内容存取)----CPU(寄存器)   Cache 提高CPU数据输入输出的速率(程序的局部性原理) h为Cache的访问命中率 t1为Cache的周期时间 t2表示主存的周期时间 1-h为失效率 平均周期为=h*t1+(1-h)*t2   局部性原理 : 时间局部性 :访问一次后 可以直接从Cache调用数据 空间局部性 :访问邻近空间 工作集理论:工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合   主存: 随机存取存储器 :DRAM(动态) SRAM (静态) 只读存储器 (断电不丢数据):MROM(掩模式)PROM(一次可编程) EPROM(可擦除) 闪存(flash)   主存-编址 地址单元*字节单元/芯片数*存储单元=单元存储位 磁盘结构与参数 存取时间=寻道时间+等待时间(平均定位时间+转动延迟) 寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间; 等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间 最长时间:(周期时间+处理时间)*(扇区数-1)+一个扇区的处理时间和处理时间 最短时间:一个扇区的读取时间和处理时间之和*扇区数(不考虑周期时间)   计算机的总线 位置:内部总线(芯片与处理机) 系统总线(插件板和系统板):数据总线 地址总线 控制总线 外部总线(机器和外部设备)   系统可靠性分析 串联系统与并联系统 串联:可靠度R=R1*R2*R3*.....Rn 失效率就累加起来 (近似值) 并联:可靠度R=1-(1-R1)*(1-R2)*.....*(1-Rn) 失效率(1-R)   模冗余系统与混合系统 R1 R2 R3 R4 ...Rn 表决器(少数服从多数)也就是屏蔽错误   效验码:差错控制-CRC与海明校验码 码距:整个编码系统中任意两个码字的最小距离 为了检测e个误码 最小码距d>=e+1 为了纠正t个误码 最小码码距d>=2t+1 循环校验码CRC 模2除法 按照位数进行异或计算(区别大小除法) 直到计算位数低于除数,将其补充至末尾   海明校验码 信息位 校验位 2^r>=x+r+1 r为校验码位数 x是信息位的个数 2的阶次方 不可以放信息位只能放校验位 异或得到 哪一位出现错误

标签:计算机,Cache,扇区,流水线,时间,周期时间,原理,127,体系结构
来源: https://www.cnblogs.com/lw-jia/p/14475524.html

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