计算机系统结构知识点复习考点归纳总结
计算机体系结构必考知识点
计算机体系结构必考知识点一、知识概述《计算机体系结构必考知识点》①基本定义：计算机体系结构呢，简单说就是计算机的各个组成部分，像处理器、内存、输入输出设备等，它们之间是怎么连接的，还有各自的功能怎么协同工作。
就好比一个足球队，每个球员（硬件组件）都有自己的位置（功能），教练（操作系统等软件）怎么安排他们配合踢球（协同工作），这就是大致的概念。
②重要程度：在计算机这个学科里，这可太重要了。
要是不懂体系结构，就好比你盖房子不知道怎么搭框架，那接下来的装修（软件开发之类的）就无从下手。
计算机系统的性能、功能等都和它有很大关系。
③前置知识：得有基本的数字电路知识，像什么是逻辑门之类的。
还有对计算机各个硬件部件有个简单了解，就像你得知道有CPU这个东西，它大致是干啥的。
如果之前学过计算机组成原理那就更好了，就像你是个盖房子的小工，盖了几次小房子（了解简单的硬件组合），再来盖大楼（学习体系结构）就容易些。
④应用价值：实际应用可多了。
比如说设计新的计算机芯片，要考虑体系结构。
像手机厂商想让手机运行得更快，还不那么耗电，那就得优化手机芯片的体系结构。
再比如说云计算中心设计大型服务器集群，也得按照合理的体系结构来，这样才能高效处理海量的数据。
二、知识体系①知识图谱：在计算机学科的大地图里，计算机体系结构是重要的一块。
它连接着计算机硬件底层，向上又影响着操作系统、软件应用的开发。
就好比它是城市里的交通规划（对计算机里的数据等流动起规划作用），其他的建筑物（软件等）得按照这个交通规划来建设。
②关联知识：和计算机组成原理关联紧密，组成原理就像是讲每个部件的详细构造，体系结构就是把这些部件组合起来看。
和操作系统也有很大关系，操作系统的运行依赖于计算机体系结构提供的环境。
就好像演员（操作系统）得在舞台（体系结构）上表演。
③重难点分析：掌握难度在于概念比较抽象，像多级存储体系结构，什么缓存、主存、外存的关系不好理解。
关键点在于要理解各个部件的交互原理。
系统结构知识点总结
系统结构知识点总结一、系统结构的概念系统结构是指系统的总体框架和组成部分之间的相互关系。
在系统工程理论中，系统结构是系统工程的基础，它直接影响到系统的功能、性能、可靠性和成本等方面的设计和实现。
系统结构的优劣决定了整个系统的表现和效果，因此系统结构的设计是系统工程中至关重要的环节。
二、系统结构的特点1. 多样性：不同的系统有不同的结构特点，因此系统结构具有多样性和灵活性。
2. 整体性：系统结构是系统的总体框架，具有整体性和完整性的特点。
3. 层次性：系统结构往往具有层次结构，其中上层结构影响下层结构，下层结构又反过来影响上层结构。
4. 动态性：系统结构是动态变化的，随着系统的发展和演化，系统结构也会发生变化。
三、系统结构的基本原则1. 单一职责原则：一个系统组件只负责一个功能，避免功能交织造成的复杂性和难以维护的问题。
2. 开闭原则：系统结构应该对扩展开放，对修改封闭，使得系统可以灵活地调整和扩展。
3. 依赖倒置原则：系统中的抽象应该不依赖于具体实现，而具体实现应该依赖于抽象。
4. 接口隔离原则：系统中的各个组件应该具有独立的接口，避免不必要的依赖和耦合。
5. 最小化依赖原则：系统结构应该尽量减少模块之间的依赖，降低系统的复杂度和脆弱性。
四、系统结构的设计方法1. 自顶向下设计：先设计系统的整体框架，再逐步细化到具体的模块和组件。
2. 分而治之：将系统分解成若干个相互独立的模块和组件，分别进行设计和实现，最后进行集成测试和验证。
3. 模块化设计：将系统分解成若干个可重用的模块，使得系统具有良好的可维护性和扩展性。
4. 面向对象设计：采用面向对象的设计方法，将系统抽象成一组对象，通过对象间的交互来实现系统的功能和行为。
五、系统结构的常见模型1. 分层结构模型：将系统分解成若干水平层次的模块和子系统，每一层次都有单一的职责和功能。
2. 客户-服务器模型：将系统分为客户端和服务器端两部分，客户端负责用户界面和交互，服务器端负责业务逻辑和数据处理。
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。
考研计算机体系结构知识点梳理
考研计算机体系结构知识点梳理计算机体系结构是计算机科学与技术中的重要分支，涵盖了计算机硬件和软件之间的接口设计、计算机系统的层次结构、指令集架构等内容。
考研中，对计算机体系结构的掌握是非常重要的，本文将对考研计算机体系结构的知识点进行梳理和总结。
一、计算机体系结构的基本概念计算机体系结构（Computer Architecture）是指计算机硬件与软件之间接口规格定义的集合，它包括计算机硬件的组成和工作原理，以及指令集架构和计算机系统的层次结构。
1.1 计算机硬件的组成计算机硬件由中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入输出设备（I/O）等组成。
其中，中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
1.2 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构包括硬件层次结构和软件层次结构。
硬件层次结构包括处理器、存储器、总线等组成部分；软件层次结构包括操作系统、编译系统、应用软件等。
1.3 指令集架构指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）定义了计算机系统的指令集合和指令的编码格式。
常见的指令集架构包括精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。
二、计算机的性能指标在计算机体系结构中，常用的性能指标有时钟周期、时钟频率、执行时间和吞吐量等。
2.1 时钟周期和时钟频率时钟周期是指计算机系统中最小的时间单位，是计算机进行一次简单操作所需要的时间。
时钟频率是指计算机系统每秒钟进行时钟周期的次数。
2.2 执行时间执行时间是指计算机完成一个程序的时间，它等于指令执行的总周期数乘以时钟周期。
执行时间是衡量计算机性能的重要指标，通常以秒为单位。
2.3 吞吐量吞吐量是指计算机系统在单位时间内完成的任务数量。
吞吐量大表示计算机系统的处理能力强，可以同时处理更多的任务。
三、指令的执行流程计算机处理器执行指令的流程包括指令获取、指令译码、指令执行和结果写回等步骤。
3.1 指令获取指令获取是指计算机从存储器中获取指令的过程。
计算机系统结构知识点复习考点归纳总结
计算机系统结构知识点复习考点归纳总结令）控制计算机硬件的层次，汇编语言机器级则是用（助记符）来控制计算机硬件的层次。
22、缓存技术是为了（解决处理器与主存速度不匹配的问题）而引入的。
23、DMA访问是指（直接内存访问）技术，可以减少CPU的负担，提高数据传输效率。
24、在多处理机系统中，（任务）级并行性是指多个任务同时执行，（数据）级并行性是指一个任务中的多个数据同时执行。
25、计算机系统中的（指令流水线）技术可以提高CPU 的运行效率，将多个指令的执行过程重叠起来，从而减少CPU的空闲时间。
26、计算机系统中的（虚拟存储器）技术可以将主存和辅存结合起来，使得程序能够访问比主存更大的地址空间，从而提高系统的性能。
27、计算机系统中的（分布式系统）是指将多个计算机连接起来，共同完成一个任务，可以提高系统的可靠性和性能。
28、计算机系统中的（并行计算）技术可以将一个大问题分解成多个小问题，同时在多个处理器上进行计算，从而提高计算速度和效率。
29、计算机系统中的（云计算）是指将计算资源和服务通过网络提供给用户，可以实现资源的共享和高效利用。
4096字节之间）当程序需要访问某一页时。
操作系统会将该页从磁盘上读入主存，然后再进行访问。
这种方式可以提高存储器的利用率，但也会增加访问时间和开销。
并行性是指在同一时间段内完成多项任务的能力。
它可以分为最低耦合、松散耦合和紧密耦合三种类型，取决于物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱。
开发并行性的途径有时间重叠、资源重复和资源共享。
并行性的开发需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
资源重复是指通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能。
最典型的例子是双工系统。
资源重复不仅可以提高可靠性，而且可以进一步用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能。
并行处理技术的研究需要综合考虑硬件、软件、语言、算法和性能评价等因素。
沿时间重叠技术途径发展的异构型多处理机系统的典型结构代表是流水线处理机。
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。
计算机系统结构复习资料
计算机系统结构复习资料、名词解释1. 时间局部性【答案】时间局部性是指最近访问过的代码是不久将被访问的代码2. 空间局部性【答案】空间局部性是指那些地址上相邻近的代码可能会被一起访问3. 物理地址空间【答案】主存储器中所有存储字构成的物理地址空间 。
4. 从执行程序的角度看，并行性等级可分为哪些？【答案】指令内部并行、指令级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行5. CPI【答案】每条指令平均时钟周期数其中h =指令i 在程序中执行的次数 6. 从机器（汇编）语言程序员看，以下哪些是透明的？指令地址寄存器；指令缓冲器；时标发生器；条件码寄存器；乘法器；主存地址 寄存器；磁盘外设；先行进位链；移位器；通用寄存器；中断字寄存器【答案】透明的有：指令缓冲器、时标发生器、乘法器、先行进位链、移位器7. 高位存储交叉存取【答案】用存储器地址的高位指明存储体的体号， 而低位用于指明存储体的体内 地址。
8. 直接映射高速缓存组织的优缺点【答案】直接映射的优点在于硬件比较简单， 不需要相联查找，不需要页面替换 算法，因而成本较低且速度较高。
缺点是命中率较低。
9. 写回【答案】在M +i 中的修改延迟到M 中正在修改的字被替换或从 M 中消除后才进行。
10. 虚拟地址空间【答案】应用程序员用来编写程序的地址空间，这个地址空间非常大。
11. 动态互连网络【答案】设臵有源开关，可以根据需要借助控制信号对连接通路加以重新组合实 CPI=CPU 寸钟周期数/IC （指令的条数） n(CPI i *=i 丄 IC12．向量横向处理方式【答案】向量计算是按行的方式自左向右横向的进行。
13．动态流水线【答案】在同一时间内，多功能流水线的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。
其中流水线中各个功能部件不能发生冲突。
14．程序中的数据相关【答案】数据相关指在执行本条指令的过程中，如果用到的指令、操作数、变址偏移量等是前面指令的执行结果，则必须等待前面的指令执行完成，并把结果写到主存或通用寄存器中之后，本条指令才能开始执行。
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）。
计算机系统结构基础知识要点梳理
计算机系统结构基础知识要点梳理计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和交互方式，是计算机科学与技术的基础。
了解计算机系统结构的基础知识对于计算机专业学生和从事计算机相关工作的人员来说至关重要。
本文将梳理计算机系统结构的基础知识要点，帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
一、计算机的组成与功能计算机系统由硬件和软件组成。
硬件包括中央处理器(CPU)、内存、存储器、输入输出设备等，而软件包括系统软件和应用软件。
计算机的主要功能是数据的输入、处理、输出和存储。
1.中央处理器中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令并控制计算机的工作。
它由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责解析和执行指令。
2.内存内存是计算机用来存储数据和指令的地方，它可以分为主存和辅存。
主存是CPU可以直接访问的存储器，而辅存则用于长期存储数据和程序。
3.存储器存储器用于存储计算机系统中的各种数据和信息，包括数据、指令和程序等。
根据存储介质的不同，可以将存储器分为内存和外存。
4.输入输出设备输入输出设备用于将数据从外部输入到计算机系统中，或将计算机系统中的数据输出到外部设备中。
常见的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
二、计算机的层次结构计算机系统可以按照功能和性能划分为多个层次，从底层到高层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1.物理层物理层是计算机系统中最底层的层次，它负责处理计算机硬件和信号传输的问题。
包括处理器、存储器、总线等硬件设备，并规定了数据的传输方式和电信号的特性。
2.数据链路层数据链路层负责处理数据在链路上的传输和错误控制。
它将数据分组成帧，并对传输过程中的错误进行检测和纠正。
3.网络层网络层负责处理数据在不同网络之间的传输和路由问题。
它使用IP 地址来标识网络和主机，并通过路由选择算法确定数据的传输路径。
4.传输层传输层负责处理数据的传输可靠性和流量控制。
计算机系统结构 总复习
∑ 而且设置有足够地缓冲寄存器，若以最快的方式用该流水计算： AiBi i =1
① 画出时空图；（9 分） ② 计算实际的吞吐率、加速比和效率。（6 分） 15. 静态多功能流水线由 6 个功能段组成，如图 E_3 所示。其中，s1、s4、s5、s6 组
成乘法流水线，s1、s2、s3、s6 组成加法流水线，各个功能段时间均为△t，假设 该流水线的输出结果可以直接返回输入端，而且设置有足够地缓冲寄存器，若以 最快的方式用该流水计算：∏（Ai＋Bi）（其中 i＝1..4，∏为连乘符号） ① 画出时空图；（9 分） ② 计算实际的吞吐率、加速比和效率。（6 分） 16. （20 分）设指令流水线由取指令、分析指令和执行指令 3 个部件构成，每个部件 经过的时间为△t，连续流入 12 条指令。分别画出标量流水处理机以及 ILP 均为 4 的超标量处理机、超长指令字处理机、超流水处理机的时空图，并分别计算它们 相对于标量流水处理机的加速比。 17. （15 分）给定以下的假设，试计算直接映象 Cache 和两路组相联 Cache 的平均访 问时间以及 CPU 时间。 ① 理想 Cache（命中率为 100%）情况下的 CPI 为 2.0，时钟周期为 2ns，平均每条指 令访存 1.2 次。 ② 两种 Cache 容量均为 64KB，块大小都是 32 字节。 ③ 组相联 Cache 中的多路选择器使 CPU 的时钟周期增加了 10%。 ④ 这两种 Cache 的失效开销都是 80 ns。 ⑤ 命中时间为 1 个时钟周期。 ⑥ 64 KB 直接映象 Cache 的失效率为 1.4%，64 KB 两路组相联 Cache 的失效率为 1.0%。
① 画出处理过程的时空图。（9 分） ② 计算其吞吐率、加速比和效率。（6 分） 12. 有一条动态多功能流水线由 5 段组成（如图 E_2 所示），加法用 1、3、4、5 段，
计算机体系结构复习,考点
1.计算机系统结构的定义：计算机系统结构概念的实质是确定计算机系统中软、硬件的界面，界面之上是软件实现的功能，界面之下是硬件和固件实现的功能。
2.计算机组成额计算机实现的二者关系：计算机组成指的是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。
它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的关系。
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，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。
它着眼于器件技术和微组装技术，其中器件技术在实现技术中起主导作用。
3.系列机的软件兼容方式4种：向上兼容、向下兼容、向前兼容、向后兼容。
向上（下）兼容指的是按某档计算机编制的程序，不加修改就能运行于比他高（低）档的计算机。
向后（前）兼容指的按某个时期投入市场的某种型号计算机编制的程序，不加修改就能运行于在它之后（前）投入市场的计算机。
向后兼容一定要保证，他是系列机的根本特征。
兼容机：它是指由不同制造商生产的具有相同系统结构的计算机。
4.计算机系统设计的4个常用定量原理：①以经常性事件为重点：这是计算机设计中最重要、使用最广泛的设计原则。
②Amdahl定律：加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。
Amdahl定律可用来计算当对计算机系统中的某个部分进行改进后，系统总体性能可获得多大的提高。
这是通过加速比这个指标来衡量的。
= =，这个加速比依赖于两个因素：在改进前的系统中，可改进部分的执行时间在总执行时间中的比例：可改进部分改进以后性能提高的倍数。
③CPU性能公式：CPU 时间=执行程序所需的时钟周期数X时钟周期时间，引入新参数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／IC IC：所执行的指令条数。
程序执行的CPU 时间可以写成CPU时间= IC ×CPI ×时钟周期时间。
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。
计算机体系结构知识点汇总
第一章电脑体系结构的基本概念1.电脑系统结构的经典定义程序员所看到的电脑属性，即概念性结构与功能特性。
〔电脑组成：指电脑系统结构的逻辑实现。
电脑实现：电脑组成的物理实现〕2.电脑系统的多级层次结构：1.虚拟机：应用语言机器->高级语言机器->汇编语言机器->操作系统机器2.物理机：传统机器语言机器->微程序机器3.透明性：在电脑技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好似不存在的概念称为透明性。
4.编译：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5.解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都转去执行低一级机器上的一段等效程序。
6.常见的电脑系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法〔按系统并行度P m:计算机系统在单位时间内能处理的最大二进制位数〕进行分类。
Flynn分类法把电脑系统的结构分为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)IS指令流，DS数据流，CS〔控制流〕，CU〔控制部件〕，PU〔处理部件〕，MM，SM〔表示存储器〕7.电脑设计的定量原理：1.大概率事件优先原理〔分配更多资源，到达更高性能〕2.Amdahl定理：加速比：S n=T0(加速前）T n（加速后）=1(1−Fe)+Fe/Se(Fe为可改良比例〔可改良部分的执行时间/总的执行时间〕，Se为部件加速比〔改良前/改良后〕3.程序的局部性原理：时间局部性：程序即将使用的信息很可能是目前使用的信息。
空间局部性：即将用到的信息可能与目前用到的信息在空间上相邻或相近。
4.CPU性能公式：1.时钟周期时间2.CPI：CPI = 执行程序所需的时钟周期数／IC3.IC(程序所执行的指令条数)8.并行性：电脑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。
同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生。
自考计算机系统结构知识点
自考计算机系统结构知识点一、知识概述《自考计算机系统结构知识点》①基本定义：计算机系统结构就像是一个蓝图，规定了计算机系统各个部件之间的关系，包含硬件和软件整体的布局、功能模块的划分以及它们之间是怎么相互联系、相互作用的。
就好比建房子的设计图，哪建厨房，哪建卧室之类的，各个部件放在哪，怎么协同工作。
②重要程度：在计算机学科里相当于是地基一样的存在。
如果系统结构设计不好，硬件和软件就没办法高效地合作，计算机就不能很好地发挥性能。
从开发软件到硬件创新，都得根据这个基础来进行，否则就会乱套。
③前置知识：你得先掌握基本的数字电路知识，像“与”“或”“非”门这些逻辑电路是怎么工作的，因为计算机底层硬件构建离不了这个。
还有数据结构里一些基本的存储结构概念，像数组、链表等，这对理解存储部件等有帮助。
④应用价值：在设计计算机芯片的布局，还有大型数据中心的构建方面意义非凡。
比如说，设计合适的计算机系统结构可以让数据中心处理海量数据的效率嗷嗷提高，减少能源消耗。
二、知识体系①知识图谱：它在计算机学科中间处于中心枢纽地位。
从计算机底层硬件（像处理器、存储设备等）到高层的软件（操作系统、应用程序等）都得依据系统结构来规划布局。
②关联知识：跟操作系统里面的进程调度、内存管理相关知识联系紧密。
比如说进程在不同处理器核心之间的调度转移，就得符合系统结构规定的处理器间通信机制。
还有编译原理中的优化编译策略，也是基于计算机系统结构的，要让编译的代码能最大程度利用硬件性能。
③重难点分析：- 掌握难度：难度比较大。
因为它涉及到硬件和软件的结合，这就要求对硬件底层知识和软件运行原理有深刻理解，好比要同时擅长理科的物理电路知识和文科的逻辑思维。
- 关键点：理解系统结构中的分层概念，比如从硬件到固件到软件的层次架构，它们之间功能的过渡和交互关系是关键中的关键。
④考点分析：- 在考试中的重要性：非常重要，算是重点考查部分。
- 考查方式：会有概念的选择题，让你辨别正确的系统结构概念；还会有简答题，比如说让你描述某种特定系统结构下的硬件和软件交互过程；甚至可能有案例分析题，给你一个计算机运行场景，让你从系统结构角度分析问题。
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0.从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构1、从计算机系统执行程序的角度看，并行性等级由低到高分为（指令内部）、（指令之间）、（任务或进程之间）和（作业或程序之间）四级。
2、从计算机系统中处理数据的并行性看，并行性等级从低到高分为（位串字串）、（位并字串）、（位串字并）和（全并行）。
3、存储器操作并行的典型例子是（并行存储器系统和相联处理机），处理机操作步骤并行的典型例子是（流水线处理机），处理机操作并行的典型例子是（阵列处理机），指令、任务、作业并行的典型例子是（多处理机）。
4、开发并行的途径有（时间重叠），资源重复和资源共享。
5、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级）。
6、对系统程序员透明的应当是（CACHE存储器、系列机各档不同的数据通路宽度、指令缓冲寄存器）7、对机器语言程序员透明的是（主存地址寄存器）8、计算机系统结构包括（机器工作状态、信息保护、数据表示）9、对汇编语言程序员透明的是（I/O方式中的DMA访问）10、属计算机系统结构考虑的是（主存容量和编址方式）11、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是（编程要用到的硬件组织）12、计算机组成设计考虑（专用部件设置、控制机构的组成、缓冲技术）13、在多用户机器上，应用程序员能使用的指令是（“执行”指令、“访管”指令、“测试与置定”指令）14、软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例会（提高解题速度、提高硬件成本、减少所需存储器用量）15、下列说法中正确的是（软件设计费用比软件重复生产费用高、硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现、硬件的生产用比软件的生产费用高）16、在计算机系统设计中，比较好的方法是（从中间开始向上、向下设计）。
17、推出系列机的新机器，不能更改的是（原有指令的寻址方式和操作码）。
18、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径包括（用统一的高级语言、模拟、仿真）。
19、在操作系统机器级，一般用（机器语言）程序（解释）作业控制语句。
20、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
21、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
22、汇编语言程序经（汇编程序）的（解释）成机器语言程序。
23、微指令由（硬件）直接执行。
24、系列机软件必须保证（向后兼容），一般应做到（向上兼容）25、在计算机系统的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体26、优化性能价格比指（在某种价格情况下尽量提高性能）或（在满足性能前提下尽量降低价格）。
27、目前，M0由（硬件）实现，M1用（固件）实现，M2至M5大多用（软件）实现。
28、系列机中（中档机）的性能价格比通常比（低档机、高档机）的要高29、（计算机组成）着眼于机器级内各事件的排序方式，（计算机体系结构）着眼于对传统机器级界面的确定，（计算机组成）着眼于机器内部各部件的功能，（计算机实现）着眼于微程序设计。
30、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级）的系统结构。
31、用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为（仿真），用机器语言解释实现软件移植的方法称为（模拟）。
虚拟机是指（被模拟的机器），目标机是指（被仿真的机器）32、同时性指两个或多个事件在（同一时刻）发生，并发性指两个或多个事件在（同一时间间隔）发生。
33、除了分布处理、MPP和机群系统外，并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机，阵列处理机，多处理机和（数据流计算机）四种不同的结构。
34、费林分类发能反映出大多数计算机的并行工作方式或结构特点，但只能对（控制流）机器分类，不能对（数据流）机器分类，而且对（流水线处理机）的分类不确切。
35、费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分类，这里的多倍性指（系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数）。
36、1TFLOPS计算机能力，1TBYTE/S 的I/O带宽和（1TBYTE主存容量）称为计算机系统的3T性能目标。
37、向上兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它高档的机器上），向下兼容指的是（某档机器编制的软件能不加修改地运行于比它低档的机器上），向前兼容指的是（个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之前投入市场的机器上），向后兼容指的是（某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件能不加修改地运行于在它之后投入市场的机器上）。
38、计算机系统的层次结构按照由高到低的顺序分别为（高级语言机器级，汇编语言机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
39.微型计算机的发展有两个趋势：一是（维持价格提高性能，向小型机靠拢），另一是维持性能降低价格，发展更低档的计算机）。
40.确定软、硬件功能分配的基本原则是（在现有硬件条件下，系统要有高的性价比），（应避免过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用和发展）和（不仅要利用组成技术的成果，发挥器件技术的进展，应把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的支持放在首位）。
40.作业或程序之间的并行关键在于（并行算法），任务或进程之间的并行主要涉及（任务分解和同步），指令之间的并行主要应（处理好指令间的相互关联），指令内部主要取决于（硬件和组成的设计）。
41.时间重叠是指（在并行概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，加快硬件周转来赢得速度），其最典型的例子是(指令内各操作步骤采用重叠流水），时间重叠基本上（不必重复增加硬设备）就可以提高计算机系统的性能价格比.42.资源共享指（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来提高其利用率，提高系统性能），其最典型的例子是（多道程序分时系统），资源共享不仅是（硬件资源的共享），而且是（软件信息资源的共享）。
43.费林按指令流和数据流的多倍性把计算机系统分成（单指令单数据流SISD），（单指令多数据流SIMD），（多指令单数据流MISD）和（多指令多数据流MIMD）四大类。
传统的单处理机属于（SISD），阵列处理机和相联处理机属于（SIMD），处理机间的宏流水属于MISD），紧密耦合和松散耦合多处理机属于（MIMD）。
44.库克按指令流和执行流及其多倍性将计算机系统分成（单指令单执行流SISE），（单指令多执行流SIME），（多指令单执行流MISE）和（多指令多执行流MIME）四类。
单处理机属于（SISE），带多操作部件的处理机属于（SIME），带指令级多道程序的单处理机属于（MISE），多处理机系统属于（MIME）。
45.一般用耦合度反映（多机系统中各机间物理连接的紧密度和交叉作用能力的强弱），它分为（最低耦合），（松散耦合），和（紧密耦合）。
46.资源重复指（在并行概念中引入空间因素，通过重复设置硬件资源来提高可靠性或性能），其最典型的例子是（双工系统），资源重复不仅可（提高可靠性），而且可以进一步（用多计算机或机群系统来提高系统的速度性能)。
47.并行性的开发和并行处理技术的研究实际上是（硬件），（软件），（语言），（算法）和（性能评价研究）的综合。
48、开发并行性的途径有（时间重叠），（资源重复）和（资源共享）。
49、开发并行性是为了并行处理，并行性包括有（同时）性和并发性二重含义。
54、沿时间重叠技术途径发展的异构型多处理机系统的典型结构代表是（流水线）处理机。
55、操作级并行的阵列机，按指令流、数据流及其多倍性划分属（SIMD）类型的计算机。
56、沿资源重复技术途径发展的同构型多处理机系统的典型结构代表是（并行（阵列））处理机。
57、阵列机开发并行性的途径是（资源重复），是利用并行性中的（同时）性。
向上（下）兼容：是指按某档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它高（低）档的机器上。
5．向前（后）兼容？：指的是，在按某个时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行在它之前（后）投入市场的机器上。
6．兼容机（Compatible Machine）？：具有同一系统结构的计算机称为~。
采用兼容机的思想与采用系列机的思想实际上是一致的。
7．模拟（Simulation）：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为~。
8．仿真（Emulation）：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为~。
9．现场片：使用户可根据需要改变器件内部的功能或内容，以适应结构和组成变化的需要10．全用户片：完全按用户要求设计的用户片称为全用户片4.什么是并行性？只要在同一时刻或是在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，它们在时间上能相互重叠，都体现了并行性。
5.CISC指令系统的含义?复杂指令系统计算机，即机器指令系统变得越来越庞杂，这就是所谓的CISC指令系统。
6.什么是页式存贮管理？页式存贮管理是把主存空间和程序空间都机械地等分成固定大小的页，按页顺序编号。
（页面大小随机器而异，一般在512到几KB）。
7.什么是向量流水处理机？向量流水处理机是将向量数据表示和流水线技术结合在一起，构成向量流水处理机，简称向量流水处理机。
8.什么是相联处理机？相联处理机是以相联存贮器为核心，配上必要的中央处理部件、指令存贮器、控制器和I/O接口，就构成一台以存贮器操作并行为特点的相联处理机。
9控制驱动的控制流方式的特点是：通过访问共享存储单元让数据在指令之间传递；指令的执行顺序隐含于控制流中，可以显式地使用专门的控制操作符来实现并行处理，指令执行顺序受程度计数器的控制，即受控制令牌所支配。
10.模拟与仿真的主要区别在于解释用的语言。
仿真是用微程序解释，其解释程序存在控制存储器中，而模拟是用机器语言程序解释，其解释程序存在主存中。
模拟灵活，可实现不同系统间的软件移植，但结构差异太大时，效率、速度会急剧下降。
仿真在速度上损失小，但不灵活，只能在差别不大的系统之间使用，否则效率也会过低且难以仿真，需与模拟结合才行。
(1)冯•诺依曼结构：冯•诺依曼等人于１９４６年提出了一个完整的现代计算机雏型，它由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成，这种结构称为冯•诺依曼结构。
(2)数据表示：数据表示研究的是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。
数据表示是数据类型中最常用，也是相对比较简单，用硬件实现相对比较容易的几种。
如定点数（整数）、逻辑数（布尔数）、浮点数（实数）、十进制数、字符、字符串、堆栈和向量等。
(3)CISC：复杂指令系统计算机(4)存储系统：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统，这就是存储系统。