https://invalidval.github.io/categories/semester-5/ Recent content in 第五学期 on zcys univ II Hugo ver Hugo -- gohugo.io en-us © 2020-2027 zcys Mon, 13 Apr 2026 00:00:00 +0800 https://invalidval.github.io/p/%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%BB%93%E6%9E%84chapter-1-3-%E5%A4%8D%E4%B9%A0/ Mon, 13 Apr 2026 00:00:00 +0800 https://invalidval.github.io/p/%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%BB%93%E6%9E%84chapter-1-3-%E5%A4%8D%E4%B9%A0/ <h2 id="第一三章">第一三章 </h2><h2 id="分层">分层 </h2><table> <thead> <tr> <th style="text-align: left">解释</th> <th>翻译</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align: left">微程序级 - 传统机器语言级 - 操作系统级</td> <td>==汇编语言级== - 高级语言级 - 应用语言级</td> </tr> </tbody> </table> <ul> <li>翻译：用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上的等效程序，然后再在这低一级机器上运行。速度快、占用空间大。</li> <li>解释：对于高一级机器上程序中的每一条语句或指令，转换为低级语言的一段等效程序执行，执行完后再去高一级机器取下一条语句或指令。速度慢、占用空间小。</li> </ul> <h2 id="定义">定义 </h2><p>计算机系统结构的定义：</p> <ul> <li><strong>计算机系统结构</strong>是指<strong>传统机器程序员</strong>所看到的计算机属性，即==<strong>概念性结构</strong>、<strong>功能特性</strong>。==</li> <li>计算机系统结构的实质：<strong>确定计算机系统中软硬件的界面</strong>，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。</li> <li><strong>透明性</strong>：一种本来存在的事物或属性，从某种角度看好像不存在或看不到。低层机器的属性对高层机器程序员来说通常是透明的。</li> <li><strong>广义系统结构定义</strong>：包括指令系统结构、组成、硬件。</li> </ul> <h2 id="指令集">指令集 </h2><p>ARM：RISC（精简指令集） X86：CISC（复杂指令集）</p> <h2 id="flynn分类法">Flynn分类法 </h2><p>按照指令流和数据流的多倍性</p> <h2 id="冯氏分类法">冯氏分类法 </h2><p>（字，位） x （串，并）</p> <h2 id="handler分类法">Handler分类法 </h2><p>三元组：控制器（乘流水部件数）、ALU/PE（乘流水部件）、字长（乘流水部件）</p> <h2 id="系统结构的发展">系统结构的发展 </h2><ul> <li>冯诺依曼结构：输入设备、输出设备、控制器、运算器、存储器。指令与数据同等对待（一条总线）。</li> <li>冯诺伊曼以==运算器==为中心，核心思想是==存储器==</li> <li>哈佛结构：冯诺依曼基础上，指令与数据分离。现代计算机都是哈佛结构。</li> </ul> <h2 id="系统结构设计">系统结构设计 </h2><ul> <li>方向（中间：传统机器级 - 操作系统级）</li> <li>兼容性</li> <li>模拟（实现==虚拟机的指令集==）</li> <li>仿真（用宿主机的==微程序去解释实现另一台机器的指令集==）</li> <li>并行性从低到高： <ul> <li>指令内部</li> <li>指令见</li> <li>线程间</li> <li>任务/过程级（子程序/进程为调度单元）</li> <li>作业/程序级</li> </ul> </li> <li>提高并行性的途径： <ul> <li>时间重叠：==轮流使用==同一套硬件的==各个部分==。</li> <li>资源重复：重复设置硬件资源。</li> <li>资源共享：按顺序轮流使用==同一套硬件==设备。</li> </ul> </li> </ul> <h2 id="原理和公式">原理和公式 </h2><h3 id="局部性原理">局部性原理： </h3><ul> <li>时间、空间相对地簇集</li> </ul> <h3 id="amdahl定律">Amdahl定律 </h3><p>![[Pasted image 20260413161910.png]] 扩展Amdahl：分母为单个部件提升之和，分子不变</p> <h3 id="cpu性能公式">CPU性能公式 </h3><table> <thead> <tr> <th style="text-align: left">符号</th> <th>含义</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align: left">IC</td> <td>指令时钟周期数</td> </tr> <tr> <td style="text-align: left">MIPS</td> <td>百万指令每秒</td> </tr> <tr> <td style="text-align: left">CPI</td> <td>CLOCK per Instruction</td> </tr> </tbody> </table> <ul> <li>CPU时间：时钟周期数 * 时钟周期时间==（越小越好，衡量CPU性能）==</li> <li>CPI越小性能越高</li> <li>MIPS = 主频（每秒时钟周期数）/ CPI（每条指令时钟周期数） ==（百万单位）==</li> <li>程序执行时间 = 指令数 / 主频 ==（MHz -&gt; 单位毫秒）==</li> </ul>