计算机系统结构1~4章重点概念总结

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计算机系统结构复习

n
2
pi (pi 表示第 i 种操作码在程序中出现的概率)
4
Copyright 2011
计算机系统结构复习提纲
© 计 081

固定长编码相对于 Huffman 编码的信息冗余量： R 1 必须知道每种操作码在程序中出现的概率
pi log i
1
n
2
pi
log n
2
扩展编码法
Huffman 操作码的主要缺点：操作码长度很不规整，硬件译码困难与地址码共同组成固定长的指令比较困难扩展编码法：由固定长操作码与 Huffman 编码法相结合形成
存在的问题
以硬件为主固件为辅固件的主要缺点是：执行速度低。目前，ROM 的速度低于 SRAM 一条机器指令通常要多条微指令解释执行固件的主要优点是：便于实现复杂指令，便于修改指令系统以硬联逻辑为主来实现指令系统对于少数复杂的指令，目前的许多处理机也用微程序技术实现。 RISC 对编译器造成的困难主要有： (1)必须精心安排每一个寄存器的用法，以便充分发挥每一个通用寄存器的效率，尽量减少访问主存储器的次数。 (2)做数据和控制相关性分析，要调整指令的执行序列，并与硬件相配合实现指令延迟技术和指令取消技术等。 (3)要设计复杂的子程序库，RISC 的子程序库通常要比 CISC 的子程序库大得多。
2. 数据表示的含义及与数据结构的关系
数据表示的定义：数据表示是指计算机硬件能够直接识别，可以被指令系统直接调用的那些数据类型。例如：定点、逻辑、浮点、十进制、字符、字符串、堆栈和向量等数据类型：文件、图、表、树、阵列、队列、链表、栈、向量、串、实数、整数、布尔数、字符等确定哪些数据类型用数据表示实现，是软件与硬件的取舍问题

计算机体系结构知识点

第一章计算机体系结构得基本概念1 计算机系统结构得经典定义程序员所瞧到得计算机属性，即概念性结构与功能特性。

2 透明性在计算机技术中，把这种本来存在得事物或属性，但从某种角度瞧又好像不存在得概念称为透明性。

3 系列机由同一厂家生产得具有相同系统结构、但具有不同组成与实现得一系列不同型号得计算机。

4 常见得计算机系统结构分类法有两种：Flynn 分类法、冯氏分类法Flynn 分类法把计算机系统得结构分为4 类：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)5 改进后程序得总执行时间系统加速比为改进前与改进后总执行时间之比6CPI(Cycles Per Instruction ):每条指令执行得平均时钟周期数CPI = 执行程序所需得时钟周期数／IC7 存储程序原理得基本点：指令驱动8冯•诺依曼结构得主要特点1 以运算器为中心。

2 在存储器中，指令与数据同等对待。

指令与数据一样可以进行运算，即由指令组成得程序就是可以修改得。

3 存储器就是按地址访问、按顺序线性编址得一维结构，每个单元得位数就是固定得。

4 指令得执行就是顺序得5 指令由操作码与地址码组成。

6 指令与数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。

9 软件得可移植性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正确地运行。

差别只就是执行时间得不同。

我们称这两台计算机就是软件兼容得。

实现可移植性得常用方法:采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言。

软件兼容：向上（下）兼容：按某档机器编制得程序，不加修改就能运行于比它高（低）档得机器。

向前（后）兼容：按某个时期投入市场得某种型号机器编制得程序，不加修改地就能运行于在它之前（后）投入市场得机器。

向后兼容就是系列机得根本特征。

兼容机：由不同公司厂家生产得具有相同系统结构得计算机。

10 并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。

计算机体系结构重点

1计算机组成——计算机体系结构的逻辑实现。

2计算机实现——计算机组成的物理实现。

3关系系统结构是组成的抽象，组成是实现的抽象4体系结构——程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。

5软件兼容——同一个软件可以不加修改地运行于体系结构相同的各档机器上，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行的时间不同。

6 Amdahl定律——加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中的所占的重要性。

1 结构相关——某些指令组合在流水线中重叠执行时，发生资源冲突，则称该流水线有结构相关。

2 数据相关——当指令在流水线中重叠执行时，流水线有可能改变指令读/写操作的顺序，使得读/写操作顺序不同于它们非流水实现时的顺序，将导致数据相关。

3 定向——将计算结果从其产生的地方直接送到其他指令需要它的地方，或所有需要它的功能单元，避免暂停。

4 RAW——两条指令i，j，i在j前进入流水线，j执行要用到i的结果，但当其在流水线中重叠执行时，j可能在i写入其结果之前就先行对保存该结果的寄存器进行读操作，得到错误值。

★1 强制性失效——当第一次访问一个块时，该块不在Cache中，需要从下一级存储器中调入Cache，这就是强制性失效。

2 Victim Cache——位于Cache和存储器之间的又一级Cache，容量小，采用全相联策略。

用于存放由于失效而被丢弃（替换）的那些块。

每当失效发生时，在访问下一级存储器之前，先检查Victim Cache中是否含有所需块。

4 2：1Cache经验规则——大小为N的直接映象Cache的失效率约等于大小为N /2的两路组相联Cache的实效率。

1 互联网络：互联网络是将对称式的系统或分布式系统中的节点连接起来所构成的网络，这些节点可能是处理器，存储模块或者其他设备，他们通过互联网络进行信息交换2 互联网络特点：数数据传送速率高，延迟低，通信频带宽机群系统：机群是一种价格低廉，易于构建，可扩展性强的并行计算机系统,由多台同构或者异构的地理计算机通过高性能网络或者局域网互联在一起，协同完成特定的并行计算机任务。

计算机系统结构考点总结

计算机系统结构考点总结计算机系统结构是计算机科学与技术领域的重要分支，涉及计算机硬件和软件的组成及其相互关系。

为了帮助大家更好地掌握这一领域的核心知识，本文将针对计算机系统结构的考点进行详细总结。

一、计算机系统结构基本概念1.计算机系统结构的定义及发展历程2.计算机系统结构的分类：冯·诺伊曼结构、哈佛结构、堆栈式结构等3.计算机系统性能指标：指令周期、CPU时钟周期、主频、缓存命中率等二、中央处理器（CPU）1.CPU的组成：算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器组等2.指令集架构：复杂指令集计算机（CISC）、精简指令集计算机（RISC）3.CPU缓存：一级缓存、二级缓存、三级缓存及其工作原理4.多核处理器：核数、并行计算、线程级并行等三、存储系统1.存储器层次结构：寄存器、缓存、主存储器、辅助存储器等2.主存储器：DRAM、SRAM、ROM等3.磁盘存储器：硬盘、固态硬盘、光盘等4.存储器管理：分页、分段、虚拟存储器等四、输入输出系统1.I/O接口：并行接口、串行接口、USB、PCI等2.I/O设备：键盘、鼠标、显示器、打印机等3.I/O控制方式：程序控制、中断、直接内存访问（DMA）等4.I/O调度策略：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、扫描算法等五、总线与通信1.总线分类：内部总线、系统总线、I/O总线等2.总线标准：ISA、PCI、PCI Express等3.通信协议：TCP/IP、UDP、串行通信等4.网络拓扑结构：星型、总线型、环型、网状等六、并行计算与分布式系统1.并行计算：向量机、SIMD、MIMD等2.分布式系统：分布式计算、分布式存储、负载均衡等3.并行与分布式编程：OpenMP、MPI、MapReduce等4.并行与分布式算法：排序、搜索、分布式锁等通过以上考点的总结，相信大家对计算机系统结构有了更加全面和深入的了解。

计算机系统结构前四章知识总结

计算机系统结构前四章知识总结第一章计算机系统结构的基本概念1、层次结构：计算机系统由硬件/器件和软件组成，按功能划分成多级层次结构。

每一级对应一种机器：第0级和第1级是具体实现机器指定功能的中央控制部分；第2级是传统机器语言及其；第3级是操作系统机器；第4级是汇编语言机器；第5级是高级语言机器；第6级是应用语言机器。

2、计算机系统结构：由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。

但按照计算机层次结构，不同程序者所看到的计算机有不同的属性。

主要研究软件、硬件功能分配和对软、硬件界面的确定。

3、计算机组成：计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

4、计算机实现：是指计算机组成的物理实现。

5、透明性：在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看似乎不存在，成为透明性现象。

6、由上往下设计（自上而下设计）：首先确定用户级虚拟机器的基本特征、数据类型和基本命令等，而后再逐级向下设计，直到由硬件执行或解释那级为止。

7、由下往上设计（自下而上设计）：根据硬件技术条件，特别是器件水平，首先把微程序机器级和传统机器研制出来。

在此基础上，再设计操作系统、汇编语言、高级语言等虚拟机器级。

最后设计面向应用的虚拟机器级。

8、系列机：是指在一个厂家内生产的具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。

9、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各挡机器，可获得相同的结果，差别只在于不同的运行时间。

10、兼容机：不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。

11、模拟：是指用软件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。

12、仿真：用程序直接解释另一种机器指令系统的方法。

13、虚拟机和宿主机：在A计算机上要实现B计算机的指令系统，通常采用解释方法来完成，即B机器的每一条指令用一段A机器的指令进行解释执行，如同A机器上也有B机器的指令系统一样，A机器称为宿主机，B机器称为虚拟机。

计算机系统结构(张晨曦)基本概念

在同一时刻或是同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。只要时间上互相重叠，就存在并行性。同时性两个或多个事件在同一时刻发生的并行性。并发性两个或多个事件在同一时间间隔内发生的并行性。字串位串每次只对一个字的一位进行处理。这是最基本的串行处理方式。字串位并同时对一个字的全部位进行处理，不同字之间是串行的。字并位串同时对许多字的同一位（称为位片）进行处理。全并行同时对许多字的全部位或部分位进行处理。指令内部并行单条指令中各微操作之间的并行。指令级并行并行执行两条或两条以上的指令。线程级并行并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。任务级或过程级并行并行执行两个或两个以上的过程或任务（程序段），以子程序或进程为调度单元。作业或程序级并行并行执行两个或两个以上的作业或程序。时间重叠多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。资源重复通过重复设置资源，尤其是硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。资源共享是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。同构型（对称型）多处理机由多个同类型，至少担负同等功能的处理机组成，同时处理同一作业中能并行执行的多个任务。异构型（非对称型）多处理机由多个不同类型，至少担负不同功能的处理机组成，按照作业要求的顺序，利用时间重叠原理，依次对它们的多个任务进行加工，各自完成规定的功能动作。分布处理系统把若干台具有独立功能的处理机（或计算机）相互连接起来，在操作系统的全盘控制下，统一协调地工作，而最少依赖集中的程序、数据或硬件。耦合度反映多机系统各机器之间物理连接的紧密程度和交互作用能力的强弱。松散耦合通过通道或通信线路实现计算机间互连，共享某些外围设备，机间的相互作用是在文件或数

体系结构概念总结

第1章计算机系统结构的基本概念层次机构：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，每一层以一种不同的语言为特征。

这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。

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。

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。

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。

计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。

系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。

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。

大概率事件优先原则的基本思想是：对于大概率事件(最常见的事件)，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。

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。

CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。

CPI=执行程序所需的时钟周期数/所执行的指令条数CPU性能公式：CPU时间=执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间CPU时间=IC×CPI×时钟周期时间，IC为所执行的指令条数并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。

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第一章计算机系统结构的基本概念从处理数据的角度看，并行级别有位串字串，位并字串，位片串字并，全并行。

位串字串和位并字串基本上构成了SIMD。

位片串字并的例子有：相联处理机STARAN，MPP。

全并行的例子有：阵列处理机ILLIAC IV。

从加工信息的角度看，并行级别有存储器操作并行，处理器操作步骤并行，处理器操作并行，指令、任务、作业并行。

存储器操作并行是指可以在一个存储周期内并行读出多个CPU字的，采用单体多字、多体单字或多体多字的交叉访问主存系统，进而采用按内容访问方式，位片串字并或全并行方式，在一个主存周期内实现对存储器中大量字的高速并行操作。

例子有并行存储器系统，以相联存储器为核心构成的相联处理机。

处理器操作步骤并行是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

处理器操作并行是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。

擅长对向量、数组进行处理。

例子有阵列处理机。

指令、任务、作业并行是指多个独立的处理机分别执行各自的指令、任务、作业。

例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。

并行性的开发途径有时间重叠(Time Interleaving)，资源重复(Resource Replication)，资源共享(Resource Sharing)。

时间重叠是指在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上错开，轮流重复地执行使用同一套设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度。

例子有流水线处理机。

资源重复是指一个指令部件同时控制多个处理单元，实现一条指令对多个数据的操作。

例子有阵列处理机，相联处理机。

资源共享是指用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源以提高资源的利用率，从而提高系统性能。

例子有多处理机，计算机网络，分布处理系统。

SISD:一个指令部件控制一个操作部件，实现一条指令对一个数据的操作。

操作系统1至4章知识点

操作系统1至4章知识点操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理计算机硬件和软件资源并提供统一的接口。

本文将介绍操作系统1至4章的知识点，包括进程管理、内存管理、文件系统和输入输出系统等内容。

一、进程管理进程是计算机中最基本的执行单位，它包含了程序的代码和数据。

操作系统通过进程管理来控制程序的执行。

主要知识点包括：1. 进程调度：操作系统通过进程调度算法决定哪个进程先执行，以及如何分配CPU时间。

常用的调度算法有先来先服务、最短作业优先、优先级调度和时间片轮转等。

2. 进程同步：多个进程之间的相互合作需要保证数据的一致性。

操作系统提供了信号量、互斥量、条件变量等机制来实现进程间的同步与互斥。

3. 进程通信：多个进程之间需要进行数据交换和共享。

操作系统提供了管道、消息队列、共享内存和套接字等机制来实现进程间的通信。

二、内存管理内存管理是操作系统对计算机内存资源的分配和回收。

主要知识点包括：1. 内存分配方式：操作系统采用了不同的内存分配方式，包括连续分配、分段分配、分页分配和虚拟内存等。

不同的分配方式适用于不同的应用场景。

2. 虚拟内存：虚拟内存允许进程访问超出物理内存容量的地址空间，并且将内存的读写操作转换为磁盘的读写操作。

操作系统通过页面置换算法来管理虚拟内存。

3. 内存保护：操作系统通过地址空间隔离和访问权限控制来保护进程的内存。

只有获得权限的进程才能够读写特定的内存地址。

三、文件系统文件系统是操作系统提供的对存储设备上文件的管理方式。

主要知识点包括：1. 文件组织方式：操作系统采用了不同的文件组织方式，包括顺序文件、索引文件和哈希文件等。

不同的组织方式适用于不同的文件操作需求。

2. 文件访问控制：操作系统通过文件权限和访问控制列表来保护文件的安全性。

只有获得权限的用户才能够读写特定的文件。

3. 文件缓存：操作系统通过文件缓存来提高文件的读写性能。

文件缓存将磁盘上的文件块加载到内存中，读写操作都在内存中进行。

计组重点与难点

*难
点
要求运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU 学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU 的连接电路。注意要合理选用芯片，的连接电路。注意要合理选用芯片，以及和存储器芯片之间的地址线、 CPU 和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接，和控制线的连接，特别是存储芯片片选逻辑的确定。辑的确定。本章另一个难点是掌握不同的Cache Cache本章另一个难点是掌握不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。及替换策略和命中率。
*难
点
本章概念、名词较多，本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。组成的框架即可。对指令和数据都以代码存于存储器中， 0 或1 代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。点理解。
第二章计算机的发展和应用 *重点了解从1946 诞生到二十世纪五、了解从1946 年ENIAC 诞生到二十世纪五、六十年由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→ 代，由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→ 晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，），使计算机的性能有了很大提高每隔6 计算机便更新换代一次，每隔6 至7 年，计算机便更新换代一次，运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，自从公司生产了第一个微处理器芯片后， Intel 公司生产了第一个微处理器芯片后，随着集成度成倍的提高，以每隔18 度成倍的提高，以每隔18 个月芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，以至整翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，个社会从制造时代进入到信息时代，个社会从制造时代进入到信息时代，出现了知识大爆从而要激发学习本课程的积极性和主动性。炸，从而要激发学习本课程的积极性和主动性。

计算机系统结构复习要点

计算机系统结构：第一章基本概念填空题、选择题复习：1、从使用语言角度，系统按功能划分层次结构由低到高分别为：微程序机器M0、传统机器M1、操作系统机器M2、汇编语言机器M3、高级语言机器M4、应用语言机器M5.2、计算机系统的设计思路：“从中间开始”设计的“中间”是指层次结构中的软硬件交界面，目前多数在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。

3、翻译与解释的区别与联系：区别：翻译是整个程序转换，解释是低级机器的一串语句仿真高级机器的一条语句；联系：都是高级机器程序在低级机器上执行的必须步骤。

4、模拟与仿真的区别：模拟：用机器语言解释实现软件移植的方法，解释的语言存在主存中；仿真用微程序解释，存储在控制存储器中。

5、解决好软件的可移植性方法有统一高级语言、采用系列机、模拟与仿真。

6、系列机必须保证向后兼容，力争向上兼容。

7、非用户片也称通用片，其功能是由器件厂生产时定死的，器件的用户只能用，不能改；现场片，用户根据需要改变器件内部功能；用户片是专门按用户的要求生产高集成度VLSI器件，完全按用户的要求设计的用户片称为全用户片。

一般同一系列内各档机器可分别用通用片、现场片或用户片实现。

8、计算机应用可归纳为向上升级的4类：数据处理、信息处理、知识处理、智能处理。

9、并行性开发的途径有：时间重叠、资源重复和资源共享。

10、并行性是指：同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，并行性包含同时性和并发性二重含义。

11、科学计算中的重大挑战性课题往往要求计算机系统能有1TFLOPS的计算能力、1TBYTE 的主存容量、1TBYTE/S的I/O带宽。

12、并行处理计算机的结构：流水线计算机——时间重叠，阵列处理机——资源重复，多处理机——资源共享。

13、多机系统分多处理机系统和多计算机系统，多处理机系统：多台处理机组成的单一系统，多计算机系统：多台独立的计算机组成的系统。

14、多机系统的耦合度可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合。

计算机系统结构(章节知识点)

1、计算机高性能发展受益于：(1)电路技术的发展；(2)计算机体系结构技术的发展。

2、层次结构：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。

第六级：应用语言虚拟机->第五级：高级语言虚拟机->第四级：汇编语言虚拟机->第三级：操作系统虚拟机->第二级：机器语言(传统机器级) ->第一级：微程序机器级。

3、计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概括性结构与功能特性。

4、透明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。

5、Amdahl提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。

6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。

7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。

8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？答：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。

9、系列机：是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。

10、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。

11、兼容机：不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。

12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。

13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。

14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。

15、定量分析技术基础（1）性能的评测：（a）响应时间：从事件开始到结束之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。

（b）流量：单位时间内所完成的工作量。

（c）假定两台计算机x、y；x比y快意思为：对于给定任务，x的响应时间比y少。

计算机系统结构重点

第一章计算机系统结构的基本概念计算机系统结构含义(p10)，透明性(p12)计算机系统结构：指机器语言程序的设计者或是编译程序设计者所看到的计算机系统的概念性结构与功能特性。

透明性：一种本来存在，有差异的事物和属性，从某种角度上看又好像不存在的现象，被称为是“透明性”。

例如，高级程序员看不到各种不同类型机器的差异性，就是一个明显的例证。

计算机系统结构、组成、实现之间关系(p13)1.计算机系统结构-机器语言级的程序员所了解的计算机的属性，即外特性。

2.计算机组成-计算机系统结构的逻辑实现。

3.计算机的实现-指其计算机组成的物理实现。

分类（FLYNN）(p17)：单指令流、单数据流( SISD )结构；单指令流、多数据流(SIMD )结构；多指令流、单数据流( MISD )结构；多指令流、多数据流( MIMD )结构计算机系统设计的原则（三条）(p24)，阿姆达尔（Amdahl）定律(一)加速那些使用频率高的部件——提高整个计算机性能1(二)Amdahl定律：Sp = Te / T0 = ————————-（1 - fe）+ fe / refe：可改进部分在原系统计算时间中所占的比例，总是小于1；re：性能提高的倍数（T部件改进前/ T部件改进后），总是大于1。

(三)程序访问局部性原理：程序往往重复使用它刚刚使用过的数据和指令。

计算机系统的层次结构(p9)虚拟机=应用软件+系统软件；应用软件=应用语言级（6）；系统软件=高级语言级（5）+汇编语言级（4）+操作系统级（3）；物理机=硬件+固件；硬件=传统机器级（2）；固件=微程序机器级（1）+电子线路（0）性能评价结果数据的处理方法(p48)：算术平均值，几何平均值，调和平均值，加权平均值第二章指令系统软件兼容性要求(p4)：软件向后兼容和向上兼容。

数据类型(p9)和数据表示(p11)：数据类型：指一组数据值的集合，还定义了可作用于这个集合上的操作集。

计算机系统结构概要归纳

计算机系统结构复习第一章计算机系统结构基本概念1.1计算机系统结构计算机系统层次结构·计算机系统结构主要研究软件、硬件功能分配和对软件硬件界面的确定，即哪些功能由软件完成、哪些功能由硬件完成。

·软件与硬件实现的特点：硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少。

软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多。

·计算机组成的任务是在计算机系统结构确定分配给硬件子系统的功能及其概念结构之后，研究各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。

·系统结构是计算机系统的软硬件界面；计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。

·计算机系统结构的分类：①Flynn 分类法：指令流：机器执行的指令序列。

数据流：由指令调用的数据序列，包括输入数据和中间结果。

多倍性：在系统最受限制的元件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。

按照数据流和指令流的组织方式分为：SISD 、SIMD 、MISD 、MIMD 。

②冯氏分类法：用最大并行度分类，最大并行度：计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制位数。

分为：1、字串位串WSBS ；2、字并位串WPBS ；3、字串位并WSBP ；4、字并位并WPBP 。

③Handler 分类法：根据并行度和流水线分类，把计算机的硬件结构分成三个层次：1、程序控制部件（PCU ）的个数k ；2、算术逻辑部件（ALU ）或处理部件PE 的个数d ；3、每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路（ELC ）的套数w 。

1.2计算机系统设计技术·计算机系统设计的定量原理：①、加快经常性时间的处理速度；②、Amdahl 定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。

加速比=（采用改进措施后的性能）/（没有采用改进措施性能）=（没有采用改进措施前执行某任务的时间）/（采用改进措施后某任务执行时间）。

02325自考计算机系统结构重点提纲已排版

第一章概论第一节计算机系统的多级层次结构机器：指能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的集合体。

翻译技术：指先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后在低一级机器上实现的技术。

解释技术：指在低级机器上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条指令或指令的功能，是通过对机器语言指令程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。

固件：指一种具有软件功能的硬件。

虚拟机器：指以软件为主实现的机器。

第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现系统结构：是对计算机系统中的各级界面的定义及其上下的功能分配。

透明：即如果客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。

计算机系统结构：也称为计算机系统的体系结构（Computer Architecture），是系统结构中的一部分，它指的是层次结构中传统机器级的系统结构，是软件和硬件的交界面。

通用机计算机系统结构的属性包括：（书大纲）确定数据表示、确定寻址方式、设置寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断机构、机器级的管态用户态定义、I/O系统、信息保护机构计算机组成（Computer Organization）：指的是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机组成设计应包括：数据通路宽度、专用部件的设置、各种操作对部件的共享程度功能部件的并行度、控制机构的组成方式、缓冲和排队技术、预估预判技术、可靠性技术计算机实现：指的是计算机组成的物理实现。

包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分等。

计算机系统结构、组成和实现的相互关系和影响：1.相同系统结构，可以采用不同的组成；2.一种组成可以有多种不同的实现方法；3.采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；4.组成也会影响结构，例如微程序影响机器指令。

第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理软、硬取舍的基本原则：1.在现有硬、器件的条件下，系统要有高的性能价格比。

期末复习1.《计算机系统结构》重点知识总结

《计算机组成原理与结构》重要知识点第一章概论一、基本概念1.冯.诺依曼体制？存储程序方式？冯•诺依曼体制包含三个要点：（1）采用二进制代码表示信息，以便计算机识别；（2）采用存储程序工作方式，才能使计算机自动地对信息进行处理；（3）由存储器、运算器、控制器、输入/输出设备等功能部件组成计算机硬件系统。

存储程序工作方式：事先编制程序，事先存储程序，自动、连续地执行程序。

2.控制流？数据流？控制流：控制计算机工作的信息，即指令或命令。

数据流：计算机加工处理的对象，即数值和非数值数据。

传统的诺依曼机采用控制流（指令流）驱动方式：按指令序列依次读取指令，根据指令所包含的控制信息对数据进行处理，在程序执行过程中，始终由指令流驱动计算机工作。

数据流驱动方式是对传统诺依曼机工作方式的根本改变：只要数据准备好，有关指令就可并行执行，如数据流计算机。

3.模拟信号？数字信号？数字信号有哪两种？模拟信号：在时间上连续变化的电信号，用信号的某些参数模拟信息。

数字信号：在时间上或空间上断续变化的电信号，依靠彼此离散的多位信号的组合表示信息。

数字信号有两种：脉冲信号和电平信号。

脉冲信号：在时间上离散的电信号，利用脉冲的有无表示不同的状态。

电平信号：在空间上离散的电信号，利用信号电平的高低表示不同的状态。

4.总线及其组成？一组能为多个部件分时共享的公共的信息传送线路。

总线由一组传送线与相应控制逻辑构成（包括CPU内设置控制逻辑、总线控制器）。

按照传输的信息类型可分为地址总线、数据总线、控制总线。

5.接口的概念？主机与外设之间的连接逻辑，控制外设的I/O操作。

6.基本字长？一般指参加一次定点运算的操作数的位数。

7.CPU主频？时钟频率？外部频率或基频，也叫系统时钟频率。

CPU主频=外频×倍频系数；CPU主频是指CPU内核的工作频率，即CPU的时钟频率，计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行，每个时钟信号周期完成一步操作，时钟频率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢。

计算机系统每章知识点总结

计算机系统每章知识点总结1.1 计算机系统的定义计算机系统是由硬件和软件组成的，能够接受输入数据进行处理，最终产生输出结果的系统。

1.2 计算机系统的结构计算机系统包括输入设备、处理器、存储设备、输出设备和通信设备等多个部分组成。

1.3 计算机系统的发展历史计算机系统经历了多个阶段的发展，从第一台电子计算机诞生到如今的个人计算机和云计算系统。

1.4 计算机系统的工作原理计算机系统通过处理器执行指令，从内存读取数据，进行运算和逻辑操作，最终产生输出结果。

第二章：计算机硬件系统2.1 输入设备输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等，用于向计算机系统输入数据和指令。

2.2 处理器处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指令和进行运算处理。

2.3 存储设备存储设备包括内存和外部存储设备，用于存储程序和数据。

2.4 输出设备输出设备包括显示器、打印机、声卡等，用于向用户呈现计算机系统的处理结果。

2.5 主板和总线主板是计算机系统的骨架，连接各个硬件设备，而总线则是连接这些设备的通道。

2.6 电源和散热电源负责为计算机系统提供电力，而散热系统则用于散发硬件设备产生的热量。

第三章：计算机软件系统3.1 操作系统操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件，负责调度任务、管理内存和文件系统等。

3.2 应用软件应用软件包括办公软件、图像处理软件、音视频播放软件等，用于不同的应用领域。

3.3 系统软件系统软件包括编译器、解释器、数据库管理系统等，用于支持应用软件的运行和开发。

3.4 网络软件网络软件包括网络协议、服务器软件、客户端软件等，用于实现计算机系统之间的通信和数据交换。

第四章：计算机网络系统4.1 计算机网络的概念计算机网络是将多台计算机系统通过通信设备连接起来，实现数据交换和资源共享的系统。

4.2 网络拓扑结构网络拓扑结构包括星型、总线型、环形、树状等多种形式，用于表示不同计算机之间的连接方式。

4.3 网络协议网络协议是计算机系统之间进行通信和数据交换的规则和约定，如TCP/IP协议、HTTP协议等。