1、 计算机系统结构:冯.诺依曼结构,硬件系统主要是由控制器、计算器、内存储器、输入设备和输出设备5部分组成。软件系统包括系统软件和应用软件。
2、 CPU=控制器+运算器
控制器=指令寄存器+指令解码器+定时与控制电路+程序计数器+标志寄存器+堆栈和堆栈指针+通用寄存器
3、 存储器系统=寄存器+cache+主存储器+磁盘存储器+光盘存储器+磁带存储器
顺序存储:按照特定线性顺序进行数据访问,磁带存储器
直接存储:共用读写装置,每数据块唯一地址标示,读写装置按位置访问,磁盘存储器
随机存储:每个寻址单元都有唯一地址和读写装置,系统可以同时访问任意一个存储单元的数据,主存储器
相联存取:是随机存取的一种形式,按照内容而非地址存取,cache
4、 主存储器:
RAM:写入/读出,暂存数据。DRAM,信息会随时间逐渐消失,维持信息不丢要定时
刷新。SRAM,不断电情况下信息能够维持。
ROM:只读存储器。ROM信息已固化,存放系统程序BIOS和微程序控制。PROM,可编程ROM,可使用特殊电子设备一次性写入。EPROM,可擦除PROM,可以多次写入,需用15-20分钟紫外线照射擦除信息。E2PROM,电可擦除,写操作时间较长。闪存,性能介于EPROM和E2PROM,读写速度较快。CAM,相联存储器,基于内容读写。
存取时间:从中央处理器发出指令到操作完成的时间
传输率:传输带宽,单位时间内写入或读取的数据的多少。与存取时间成反比
存储密度:单位面积的存储容量。
5、 辅助存储器:
磁带存储器:按读写方式分为启停式和数据流
磁盘存储器:存取时间=寻道时间(磁头找到磁道)+等待时间(信息转到磁头下方,平均等待时间为转一圈时间的一半);传输速率(找到后,单位时间写入和读出的字节数)
RAID存储器:廉价磁盘冗余阵列,策略是通过多个较小的磁盘替换单一的大容量磁盘,支持多个磁盘同时读写。RAID0~RAID7
网络存储:NAS,网络连接存储。SAN,存储区域网络
6、计算机性能,指令流,机器执行的指令序列。数据流,由指令流调用的数据序列,包括输入数据和中间结果。
计算机多倍性分类 |
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指令流 数据流 |
单(Single) |
多(Multiple) |
单(Single) |
SISD 每次处理一条指令,只为一个操作部件分配数据。流水线技术计算机 |
MISD 多个处理单元执行不同指令,针对单一数据。 |
多(Multiple) |
SIMD 并行处理机,多个处理单元使用同样指令处理不同数据单元,矩阵计算 |
MIMD 全面并行处理,典型的多处理机 |
影响处理器性能的主要因素
基本字长,运算器进行计算的位数。字长、处理器精度、处理器复杂度成正比,且需要增加寄存器和总线宽度。
数据通路宽度:数据总线一次并行传送的位数。内部为基本字长,外部不一定,通路宽度与性能成正比。
时钟频率:时钟频率与系统性能成正比,与时钟周期、指令执行时间成反比。
内部数据/指令缓存:缓存越大越好,但需增加控制电路。
指令系统:处理特殊应用有特殊指令系统,能提高性能。
流水线技术:多条流水线提高性能,但增加处理器复杂度。
评价方法: |
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评价方法 |
概述 |
特点 |
简单评价 |
每条指令执行时间的加权评价,或1秒中执行多少指令,1个MIPS指每秒完成1*106 条指令 |
简单 |
等效指令速度法 |
区分指令类型,分别统计各类指令在程序中的比例和执行时间。 |
不能反映数据长度、指令功能、缓存和流水线等对性能的影响 |
数据处理速度法 |
不同指令及不同操作数的平均长度对处理器性能的影响。 |
没有涉及cache和多功能部件等对性能的影响 |
核心程序法 |
把最为频繁的部分程序作为核心程序,评价不同处理器的运行时间。 |
突出了缓存的利用率 |
各省软考办 | ||||||||||