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深圳大学-计算机体系结构总结

第一篇：深圳大学-计算机体系结构总结一，计算机系统结构导论1.层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构。这些层次依次为：微程序机器级，传统机器级，操作系统机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。2.翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。解释比翻译花的时间多，存储空间占用少。3.虚拟机：用软件实现的机器。以区别于由硬件或固件实现的实际机器。4.计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。5.透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。三种分类：Fllynn，冯氏，Handler。6.计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，计算机实现：计算机组成的物理实现，一种体系结构可以有多种组成。一种组成可以有多种实现。址。3寄存器寻址是指在指令的地址码部分直接给出操作数所在的寄存器编号。而所需的操作数就在这个寄存器中4.寄存器间接寻址，寄存器给的不是操作数而是操作数地址，可以用这一地址去读写存储器相关单元。三．数据表示与指令系统设计1.数据表示：是指能由机器硬件直接识别、可以被指令系统直接调用的数据类型。数据结构:研究的是面向系统软件、应用领域所需要处理的各种数据类型，研究这些数据类型的逻辑结构和物理结构之间的关系，并给出相应的算法。数据表示是结构的组成元素，都是数据类型的子集。是硬软件交界面。2.定点数：数据表示中小数点位置固定的数据，分为纯整数和纯小数.纯整数：最大数（Rm的n次-1）最小数（-Rm的n次）表数个数（Rm的n+1次）纯小数：最大数（1-Rm的-n次）最小数（-Rm的-n次）表数个数（Rm的n+1次）。3.浮点数第一种：单精度：A=(-1)S*2E-127*1.F双精度：A=(-1)S*2E-1023*1.F7.冯诺依曼特点：1.机器以运算器为中心2.采用存储程序原理3.存储器是按地址访问的，线性编址的空间4.控制流由指令流产生5.指令由操作码和地址码组成6.数据以二进制编码表示，采用二进制运算。范围：1to(2-2的-23次)Nmreerg8.计算机应用的发展可以归纳为：数据处理，信息处理，知识处理，智能处理。9.同型号的计算机。系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不兼容机：由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。10.软件兼容：一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。差别只是执行时间的不同。向上（下）兼容：按某档计算机编制的程序，不加修改就能运行于比它高（低）档的计算机。向后（前）兼容：按某个时期投入市场的某种型号计算机编制的程序，不加修改地就能运行于在它之后（前）投入市场的计算机。软件具有兼容性和可移植性硬件软件逻辑上等效11.解决软件可移植性：采用系列机，模拟和仿真，采用统一高级语言。11.模拟：用软件的方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。仿真：用一台现有计算机上的微程序去解释实现另一台计算机的指令系统。12.MIPS:每秒百万条指令MFLOPS：每秒百万条浮点运算指令。无法体现机器性能指令条数MIPS指令条数Te=执行时间106MIPS106MFLOPS程序中的浮点操作次数12.大概率事件优先原则：是计算机体系结构设计中最重要和最常用的原则，基本思想CPU执行时间106是：对于大概率事件，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。13.Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。14.15.可改进部分在原系统计算时间中所占比例：改进部分采用改进措施后比没有采用改进措施前性能提高的倍数：FeSeT1FT0FeFT01nT0eST01FeeSSnTn1FFeeeeCPUCPU时钟周期数时间=SCPU时间=CPU时钟周期数时钟周期长度e时钟频率CPU时钟周期数CPU时间=CPIIC时钟周期长度=ICCPICPI=IC时钟频率16.IC：执行指令条数CPI：平均时钟周期数MIPS=f(MHz)/CPI17.程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。时间局部性：程序即将用到的信息很可能是