计算机组成与结构(性能设计)总结

第一章:

1.what is the computer architecture

计算机体系结构是那些对程序员可见的系统属性，换句话说，这些属性直接影响到程序的逻辑执行。

2.what is the computer organization

计算机组成是实现结构规范的操作单元以及其相互连接。组成的属性包括那些对程序员可见的硬件细节，如控制信号、计算机和外设的接口以及储存器使用的技术。

3.what is the structure of a computer system

分层性质的系统。是由一系列互相关联的子系统，每个子系统又在结构上分层，直到分成我们所能达到的一些基本子系统的最低级。

4.what are the functions of a computer

---处理数据(Data processing)---数据的储存(Data storage)---数据传送(Data movement)---对之前的三种功能进行控制(Control)。

5.describe the principal elements of a computer

---中央处理器（CPU）---主储存器---I/O---系统互连：

6.describe the principal elements of a CPU

---控制单元---算术逻辑单元（ALU）---寄存器---CPU内部互连

第二章

1.Describe the structure of von Nuemann machine:

---主储存器---算术逻辑运算单元（ALU）---控制器---输入/输出设备（I/O）。

2.Describe the Stored Program concept

程序以某种形式与数据一同存在储存器中，编程的过程就可以简化。这样，计算机就可以通过在储存器中读取程序来获取指令，而且通过设置一部分储存器的值就可以编写和修改程序。

3.Describe moore’s law

摩尔定律指的是单芯片上所能包含的晶体管数量每年翻一番，并且这种态势在不远的将来还会一直走下去。

4.Describe the ways to speed up the microprocessor

---流水线技术---加入cache，L1&L2cache---通过增加新的电路，减小电路间的距离来提高速度，使得性能提高---Branch prediction（转移预测）--- Data flow analysis （数据流分析）---Speculative execution（推测执行）:

第三章

1.Describe three key of von Neumann architecture

---数据和指令储存在单一的“读、写储存器”中---储存器的内容通过位置寻址，而不关心储存在其中的数据类型---以顺序的形式从一条指令到下一条指令的（除非有明确的修改）执行

2.Program concept:

---A sequence of steps ---for each steps, an arithmetic or logical operation is done.---for each operation, a different set of control signals is needed.(e.g.

ADD, MOVE)

puter Components

---中央控制单元（CPU）---I/O部件 ---主存（存放暂时的代码和结果）

4.多重中断的处理方法：禁止中断和定义优先级

5.三种系统总线结构：数据总线，地址总线，控制总线。

第四章

储存器性能（memory performance）:

存取时间，周期时间，传输率。

存储器层次结构：

---主板内寄存器---主板外储存器（RAM）内存---离线存储器

每位价格下降；容量增大；存取时间变长；处理器访问存储器的频率降低。

Locality of reference(储存器引用、访问的局部性)

During the course of the execution of a program, memory references tend to cluster.

Mapping Function(映射功能)

---直接映射：是最简单的映射技术，将主存中的每一块映射到一个固定可用的cache行中。命中率低

---全相联映射：全相联映射克服了直接映射的缺点，它允许每一个主存块装入cache中的任意行。命中率最高，成本也高。

---组相联映射：中和了直接映射的和全相联映射的优点。

替换算法：

---最近最少使用的被替换---先进先出---最不常用---随机

写策略：

写直达技术：---对所有操作都同时对主存和cache进行，以保证主存中的数据总是有效的。缺点是产生了大量的储存通信量，可能引起瓶颈问题。

写回法：它减少了主存的写入。只更新cache中的数据。缺点是部分主存数据无效，I/O模块的存取只允许通过cache进行。

第五章

DRAM：利用电容充电来储存数据，位元中的电容有、无电荷分别代表二进制的1或0.需要周期地充电刷新来维持数据的储存。

SRAM：是一个数字设备，它使用与处理器相同的逻辑元件，只要电源不断，将一直保持它所存储的数据。

两者的区别：

---DRAM位元小且电路简单 ---DRAM密度高且价格低 ---DRAM要求有支持刷新的电路

---SRAM速度快，用于cache，DRAM用于住储存器