系分----第一章(计算机组成与体系结构)

该考点分值大约为5分,涉及到的考点如下
1.Flynn分类法
2.CISC与RISC
3.流水线技术
4.存储系统
5.校验码
6.并行处理

3.流水线
3.1流水线周期
流水线将一条指令分为取指、分析、执行三个部分。这三个部分中时间最长的一段称之为流水线周期。
流水线执行时间计算公式:
理论公式: 一条指令执行时间+(指令条数-1)*流水线周期
实践公式:(一条指令执行段数+指令条数-1)流水线周期
3.2 流水线吞吐率
流水线吞吐率:单位时间内流水线所完成的指令条数。
TP=指令条数/流水线执行时间
流水线最大吞吐率:1/流水线周期
3.3流水线加速比
流水线加速比=不使用流水线执行时间/使用流水线执行时间
流水线效率=注意时空图的计算,当一条指令所有段的执行时间一致时,效率是最高的
4.存储系统
4.1 cache
cache的作用:提高CPU处理数据输入输出的速率。
考题举例:h表示对Cache的命中率,t1表示Cache处理数据的周期时间,t2表示主存处理数据的周期时间,以读操作为例,求使用"Cache+主存"的平均时间t3。假设h值为95%,t1值为1ns,t2值为1000ns。
1>如果单独使用cache,则t3值为1ns
2>如果只使用主存,则t3值为1000ns
3>混合使用,则t3值为t3=cache时间+主存时间,即t3=h
t1+(1-h)*t2=95%1ns+5%1000ns=50.95ns。
4.2 cache映像
cache映射:cache中的数据都来自于内存,内存中的数据到cache中有三种方式
1>全相联映像
2>直接相联映像
3>组相联映像
地址映像:将主存与cache的存储空间划分为若干个大小相同的页(也称为块) 。举例:假设某主存的容量是1GB=1024MB=1024
1024KB,它可以划分成2048页,每页512KB;Cache容量为8MB=8
2014KB,它可以划分为16页,每页512KB。
1>全相联映射:如上例子中,主存有2048(2^11)个页,cache有16(2^4)个页,每页512KB(2^19)。映射表就只需要两个字段:主存页号+cache页号。读操作时,取出cache中页号就知道主存页号了,进而就知道主存值了。理想情况下,Cache页号与主存页号一样多,cache就全部将主存存储下来了。
2>直接相联映射:主存分区了,由于cache只有16页,所以主存将16页分成一个区,所以主存有2^7个区,主存的每个区的每页与cache的每页一一对应,即主存的第5区的第2页只能与cache的第2页对应,所以映射表需要两个字段:主存区号+cache页号。
3>组相联映射:综合前面两种,主存分区,区中分组。即主存分为2^7个区,每个区16个页,分成8个组,每个组分成两个页。映射表就需要三个字段:主存区号+主存页号+cache页号。之所以没存主存组号,是由于主存组号与cache组号是一一对应的。即主存的第6个组号只能对应cache的第6个组号,但是页号不对应,即主存的第0页可以对应cache的第一页。
4.3 主存分类
主存分为随机存取存储器(RAM)与只读存储器(ROM)。
RAM:常见的内存就是这种,特点:掉电信息即被丢失; 支持读写。 ROM:仅支持读。
4.4 磁盘原理
注意磁盘的计算
5.校验码
主要掌握循环校验码(CRC)与海明校验码。
5.1 CRC校验码
模2除法与普通除法的区别:普通除法使用借位;模2除法是位的异或操作。

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