計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

指令和數(shù)據(jù)以同等地位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，形式上沒(méi)有差別，但計(jì)算機(jī)應(yīng)能區(qū)分他們。通過(guò)指令周期的不同階段。

完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括，1）軟件系統(tǒng)：程序、文檔和數(shù)據(jù)；2）硬件系統(tǒng)：主機(jī)【運(yùn)算器、控制器、主存儲(chǔ)器】和外部設(shè)備【外存、I/O設(shè)備】。

系統(tǒng)軟件包括，OS、DBMS、語(yǔ)言處理程序、分布式軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)程序、服務(wù)性程序。

機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言與機(jī)器指令對(duì)應(yīng)，而高級(jí)語(yǔ)言不與指令直接對(duì)應(yīng)，具有較好的可以值性。

存儲(chǔ)系統(tǒng)

行緩沖器大小=列數(shù)*位平面數(shù)，用SDRAM實(shí)現(xiàn)?！九e例】8個(gè)16M*8位的芯片=128MB，其中8個(gè)的8即為位平面數(shù)。

MDR位數(shù)=數(shù)據(jù)線位數(shù)=存儲(chǔ)字長(zhǎng)?！咀ⅰ科渲械谝粋€(gè)等于號(hào)必須成立，此由硬件決定；第二個(gè)等于號(hào)通常相等。

SDRAM，不同于DRAM（異步方式），采用同步方式與CPU交換數(shù)據(jù)，將地址和控制信號(hào)都鎖存起來(lái)。

DRAM需要讀后再生，讀后再生也具有刷新功能。但與刷新不同的是，刷新操作需要只需要給出行地址。

刷新方式分為，1）集中刷新：固定一段時(shí)間刷新，稱(chēng)為死時(shí)間；2）分散刷新：增加系統(tǒng)存取周期，前半部分用于讀寫(xiě)，后半部分用于刷新，沒(méi)有死時(shí)間；3）異步刷新：一個(gè)刷新周期內(nèi)一行只刷新一次，減少了死時(shí)間。

固態(tài)硬盤(pán)基于閃存，閃存基于ROM。

固態(tài)硬盤(pán)以頁(yè)為讀寫(xiě)單位。

動(dòng)態(tài)磨損均衡是在寫(xiě)入時(shí)自動(dòng)選擇較新的塊。

靜態(tài)磨損均衡更先進(jìn)，沒(méi)有數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)也會(huì)自動(dòng)分配。

線選法，高位地址線直接連接至各個(gè)存儲(chǔ)芯片的片選端。

譯碼器片選法，高位地址線通過(guò)地址譯碼器產(chǎn)生片選信號(hào)。

磁盤(pán)存儲(chǔ)器包括，1）磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器【即磁盤(pán)本身】；2）磁盤(pán)控制器；3）盤(pán)片。

扇區(qū)，也稱(chēng)塊，是磁盤(pán)讀/寫(xiě)的最小單位，也即磁盤(pán)按塊存取。

磁盤(pán)高速緩存是在內(nèi)存中開(kāi)辟的區(qū)域。

磁盤(pán)存取時(shí)間為尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)時(shí)延【旋轉(zhuǎn)半周】和傳輸時(shí)延【扇區(qū)處理時(shí)間】的加和。

磁盤(pán)調(diào)度算法可以?xún)?yōu)化尋道時(shí)間，物理結(jié)構(gòu)和空閑分區(qū)的分配會(huì)影響旋轉(zhuǎn)時(shí)延，傳輸時(shí)延和旋轉(zhuǎn)時(shí)延難以從操作系統(tǒng)層面優(yōu)化。

RAID是指將多個(gè)獨(dú)立的物理磁盤(pán)組成一個(gè)獨(dú)立的邏輯盤(pán)。

從RAID0到RAID5的技術(shù)分別為，0）無(wú)冗余無(wú)校驗(yàn)（條帶化）；1）鏡像；2）海明碼；3）位交叉；4）塊交叉；5）無(wú)獨(dú)立檢驗(yàn)。

多模塊存儲(chǔ)器是一種空間并行技術(shù)，解決訪存速度問(wèn)題，主要分為單體多字存儲(chǔ)器和多體并行存儲(chǔ)器。

多體并行存儲(chǔ)器有兩種啟動(dòng)方式，1）輪流啟動(dòng)，每個(gè)模塊一次讀寫(xiě)位數(shù)等于數(shù)據(jù)總線位數(shù)；2）同時(shí)啟動(dòng)，所有模塊一次并行讀寫(xiě)總位數(shù)等于數(shù)據(jù)線位數(shù)。

CPU與cache之間數(shù)據(jù)交換以字為單位，而cache與主存的交換以cache塊為單位。

cache訪問(wèn)效率等于cache全部命中所需時(shí)間/實(shí)際cache-主存訪問(wèn)時(shí)間。

cache映射中比較器的個(gè)數(shù)取決于一個(gè)組內(nèi)有幾行，就需要幾個(gè)比較器。

直接映射【一行一組】，只需要一個(gè)比較器；全相聯(lián)映射【整個(gè)cache是一組】，行數(shù)就是比較器個(gè)數(shù)；n路組相聯(lián)【一組n行】，需要n個(gè)比較器。

指令cache和數(shù)據(jù)cache分離，是為了減少流水線沖突，在IF段使用指令cache，在MEM段使用數(shù)據(jù)cache。

cache缺失由硬件完成；缺頁(yè)處理由軟件完成，操作系統(tǒng)通過(guò)缺頁(yè)異常處理程序?qū)崿F(xiàn)；TLB缺失既可以用硬件，又可以用軟件來(lái)處理。

cache中各字段的意義，標(biāo)記位【指明cache行中存放的是主存哪一塊的副本】、有效位【說(shuō)明cache行中信息是否有效】、LRU位【記錄主存塊的使用情況，根據(jù)計(jì)數(shù)值選擇淘汰某個(gè)塊】。

指令系統(tǒng)

偏移尋址分為三種，1）相對(duì)尋址，地址相對(duì)PC偏移；2）基址尋址，地址相對(duì)基址偏移，基址由操作系統(tǒng)給出，不可變；3）變址尋址，地址相對(duì)指令中的A偏移，變址由用戶指定，可變。

變址尋址，有利于處理數(shù)組問(wèn)題和編制循環(huán)程序。

基址尋址有利于多道程序設(shè)計(jì)和編制浮動(dòng)程序。

浮動(dòng)程序是指在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，要求每道程序存放在主存的任何位置都能正確地運(yùn)行。

mov指令可以將第二個(gè)操作數(shù)復(fù)制到第一個(gè)操作數(shù)，但兩個(gè)操作數(shù)不能都是內(nèi)存。

imul指令是有符號(hào)乘法指令，可以是雙操作數(shù)，也可以是三操作數(shù)，但是第一個(gè)操作數(shù)必須是寄存器。

RISC機(jī)器一定采用指令流水線，大部分指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。