2012年計(jì)算機(jī)考研基礎(chǔ)班講義專題01：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)

專題ー:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)1、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí):1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史:1946年,世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC出現(xiàn),之后經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段:電子者晶體管~メ集成電路「大規(guī)模集成電路レイ超大規(guī)模集成電路馮式結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的組成部分:存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。強(qiáng)化的概念:計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程:一般是由用戶使用各種編程語(yǔ)言把所需要完成的任務(wù)以程序的形式提交給計(jì)算機(jī),然后翻譯成計(jì)算機(jī)能直接執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序,在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以由下面的模型表示:ア級(jí)語(yǔ)言機(jī)器匸編百言機(jī)器操作系統(tǒng)機(jī)器物理機(jī)器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(computerarchitecture)1指機(jī)器語(yǔ)言級(jí)機(jī)器(物理機(jī)器)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),它主要研究軟件、硬件功能分配,確定軟件、硬件界面(機(jī)器級(jí)界面),即從機(jī)器語(yǔ)言程序員或編譯程序設(shè)計(jì)者的角度所看到的機(jī)器物理系統(tǒng)的抽象。計(jì)算機(jī)組成(computerorganization)：是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn),包括機(jī)器內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等,其目標(biāo)是合理的把各種部件、設(shè)備組成計(jì)算機(jī),以實(shí)現(xiàn)特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),同時(shí)滿足所希望達(dá)到的性能價(jià)格比。計(jì)算機(jī)頭現(xiàn)(computerimplementation)是指計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。這幾個(gè)概念之間的關(guān)系可以用下面的圖加以說(shuō)明:計(jì)苴機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)| ；NM計(jì)苴機(jī)組成］1■；N J計(jì)算機(jī)物理實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類:Flynn分類、馮氏分類、Handler分類和Kuck分類;Flynn分類:根據(jù)不同指令流ー數(shù)據(jù)流組織方式把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分成4類。(重點(diǎn)理解)指令流:機(jī)器指令的執(zhí)行序列;數(shù)據(jù)流：由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列,包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果;多倍性:在系統(tǒng)性能的瓶頸部件上同時(shí)處于同樣執(zhí)行階段的指令和數(shù)據(jù)的最大可能個(gè)數(shù);單指令流單數(shù)據(jù)流SISD——如單處理機(jī)單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD——如相聯(lián)處理機(jī)多指令流單數(shù)據(jù)流MISD——如流水線計(jì)算機(jī)多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD——如多處理機(jī)馮氏分類:以最大并行度Pm把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4類,其中字寬W表示在ー個(gè)字中同時(shí)處理的二進(jìn)制位數(shù),位寬B表示在ー個(gè)位片中能同時(shí)處理的字?jǐn)?shù)。字串位串WSBS(serial)(parallel)字并位用WPBS字串位并WSBP字并位并WPBPHandler分類:根據(jù)并行度和流水線處理的程度將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成3個(gè)層次程序控制部件PCU的個(gè)數(shù)K算術(shù)邏輯部件ALU或處理部件PE的個(gè)數(shù)DIII,每個(gè)算術(shù)邏輯部件包含基本邏輯線路ELC的套數(shù)WKuck分類:與Flynn分類法類似,根據(jù)指令流、執(zhí)行流和多倍性來(lái)分類。單指令流單執(zhí)行流SISE——典型的單處理機(jī)單指令流多執(zhí)行流SIME——帶多操作部件的處理機(jī)多指令流單執(zhí)行流MISE——帶指令級(jí)多道程序的單處理機(jī)多指令流多執(zhí)行流MIME——多處理機(jī)計(jì)算機(jī)不同級(jí)別程序員所見(jiàn)的計(jì)算機(jī)部分,透明性的概念:透明性:ー種實(shí)際存在的事物或?qū)傩?從某個(gè)角度看似乎不存在的現(xiàn)象。低層機(jī)器級(jí)的概念結(jié)構(gòu)和功能特性對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言的程序員來(lái)說(shuō)是透明的。1.2計(jì)算機(jī)中的編碼：⑴二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制等常用數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換:由于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器和寄存器是兩態(tài)部件,所以各種信息在計(jì)算機(jī)中是以二進(jìn)制的方式存儲(chǔ)和計(jì)算的。數(shù)制是由基數(shù)和基數(shù)個(gè)不同的數(shù)碼組成的。BCD碼:十進(jìn)制的二進(jìn)制表示,0：0000 1：0001 2：0010 3：00114：0100 5：01016：0110 7：0111 8：1000 9：1001十進(jìn)制的202可以表示成BCD碼為001000000010；十六進(jìn)制くー》二進(jìn)制:十六進(jìn)制表示法是用16位二進(jìn)制數(shù)字組成的,每4位二進(jìn)制數(shù)字表示一位十六進(jìn)制數(shù),十六進(jìn)制的數(shù)字表示從0-9,A,B,C,D,E,F共十六個(gè)字符.十六進(jìn)制與二進(jìn)制相互轉(zhuǎn)換就是一位十六進(jìn)制字符與四位二進(jìn)制數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程.十進(jìn)制くー》二進(jìn)制:十進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換分兩步進(jìn)行:首先把該數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù);然后再把這兩部分合并起來(lái)即可.十進(jìn)制的整數(shù)部分向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換是通過(guò)對(duì)十進(jìn)制不斷的除2取余數(shù)得到,十進(jìn)制小數(shù)部分通過(guò)乘2取整的方法獲得,直到小數(shù)部分為0,所得到的整數(shù)部分就形成了二進(jìn)制編碼;同樣的,二進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換如下所示:十進(jìn)制數(shù)N二(RR5..RiRoR-i...R-m)二 Rn*2n+Rn-i*2n-1+...+艮*2+旦+區(qū)1*2二..R』?2一"1ハ進(jìn)制くー》二進(jìn)制:二進(jìn)制向八進(jìn)制轉(zhuǎn)換的方法是從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始分別向左右每3位二進(jìn)制數(shù)編成一組,若不夠3位,則小數(shù)點(diǎn)左側(cè)的最高位和右側(cè)的最低位用O補(bǔ)充,每ー組用對(duì)應(yīng)的ハ進(jìn)制的數(shù)碼表示即可;ハ進(jìn)制向二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的方法是從小數(shù)點(diǎn)開(kāi)始,把每一位ハ進(jìn)制的數(shù)碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制即可.其小數(shù)點(diǎn)左側(cè)的最高位或右側(cè)的最低位的?？梢允∪?⑵計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算方法:定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算:要判斷是否溢出?()加法:［X+Y］=(兇補(bǔ)+［丫］補(bǔ))MOD2減法:［X-Y］=(田］補(bǔ)+［ー丫］補(bǔ))MOD2乘法:采用原碼比較方便,使用原碼一位乘法來(lái)求兩個(gè)定點(diǎn)數(shù)的乘積。運(yùn)算規(guī)則為:乘積的符號(hào)位等于乘數(shù)和被乘數(shù)的符號(hào)位進(jìn)異或;乘積的值等于兩數(shù)絕對(duì)值之積,即乘數(shù)和被乘數(shù)的絕對(duì)值進(jìn)行移位相加;除法:采用原碼比較方便。運(yùn)算規(guī)則為:商的符號(hào)位同定點(diǎn)數(shù)原碼乘法的處理方法,由兩數(shù)的符號(hào)位進(jìn)行異或兩數(shù)的絕對(duì)值部分進(jìn)行相除。浮點(diǎn)運(yùn)算1)加減法:對(duì)階尾數(shù)進(jìn)行加、減運(yùn)算規(guī)格化舍入溢出判斷2)乘除法:浮點(diǎn)相乘,其積的階碼為兩數(shù)階碼相加,積的尾數(shù)為兩尾數(shù)相乘。浮點(diǎn)數(shù)相除,其商的階碼為兩數(shù)階碼之差,商的尾數(shù)為兩尾數(shù)相除。其結(jié)果都需要進(jìn)行規(guī)格化處理,同時(shí)還需要進(jìn)行溢出判斷。⑶邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算和邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn):邏輯表達(dá)式就是以邏輯運(yùn)算符把若干邏輯變量連接在ー起表示某種關(guān)系的表達(dá)式。ー個(gè)邏輯函數(shù)往往有多種不同的表達(dá)式?？梢岳闷浔具壿嬤\(yùn)算規(guī)律和一些常用的邏輯恒等式對(duì)邏輯表達(dá)式進(jìn)行合并項(xiàng)、吸收項(xiàng)、配項(xiàng)、消去項(xiàng)等操作來(lái)化簡(jiǎn)?；镜倪壿嬤\(yùn)算有“與”、“或”、“非”、“異或”。常用的邏輯運(yùn)算公式:交換律:A+B=B+AA*B=B*A結(jié)合律:A+(B+C)=(A+B)+C分配律:A*(B+C)=A*B+A*CA+(B*C)二(A+B)*(A+C)反演律:A+B=A*B重疊律:A+A=AA*A二A—互補(bǔ)律:A+A=1A*Aニ。ー對(duì)合律：A二AOT律:O+A=AA*Aニ。(4)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)內(nèi)表示:定點(diǎn)數(shù)的表示方法:定點(diǎn)整數(shù)：(符號(hào)位)(最高數(shù)據(jù)位）。。。（最低數(shù)據(jù)位）定點(diǎn)小數(shù):（符號(hào)位）小數(shù)點(diǎn)（最高數(shù)據(jù)位）。。。（最低數(shù)據(jù)位）浮點(diǎn)數(shù)表示方法:浮點(diǎn)數(shù)編碼:符號(hào)位ー階碼一尾數(shù),階碼由移碼表示,尾數(shù)由補(bǔ)碼或原碼表示;規(guī)格化處理:以純小數(shù)表示尾數(shù),分為原碼和補(bǔ)碼;⑸原碼、補(bǔ)碼、反碼、移碼;數(shù)值數(shù)據(jù)的機(jī)器內(nèi)表示形式稱為機(jī)器碼,機(jī)器碼所代表的數(shù)值為該機(jī)器碼的真值。原碼表示:[X]=X或2幀づ;+0和一〇的表示不同;（定點(diǎn)整數(shù)）[X]=x 或1-X； （定點(diǎn)小數(shù)）+0=00000000 -0=100000〇〇 （2的n次方一1個(gè)編碼）補(bǔ)碼表示: [X]=x或2n+X； （定點(diǎn)整數(shù)）[X]=X 或2+X； （定點(diǎn)小數(shù)）0的編碼唯一;00000000 （2的n次方個(gè)編碼）-1=10000000 （小數(shù)） -1=11111111（整數(shù)）反碼表示: [X]=X 或（2-1）+X； （定點(diǎn)整數(shù)）[x]=x或（2-2"）+X （定點(diǎn)小數(shù)）+0=00000000 -0ニ11111111 （2的n次方-1個(gè)編碼）移碼表示:[X]=X或2的（n-1）次方+X；0表示方法唯一10000000 （定點(diǎn)整數(shù)）[X]=1+X；（定點(diǎn)小數(shù)）0的編碼唯一:10000000 （2的n次方個(gè)編碼）ASCH碼及漢字編碼等常用的編碼：ASCI!碼采用?bit編碼,共有128種編碼;表示128個(gè)不同的字符;計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)和傳送單位通常使用Byte,所以7位的ASCI!碼也用ー個(gè)字節(jié)來(lái)表示,最高一位沒(méi)有用,通常也添〇,也可以把它作為校驗(yàn)位或用來(lái)擴(kuò)展字e集。EBCDIC碼采用8bit編碼,共有256個(gè)編碼,表示256個(gè)不同字符;漢字編碼:數(shù)字編碼:每個(gè)漢字分配ー個(gè)數(shù)字碼,用以代表漢字;拼音碼:用每個(gè)漢字的漢語(yǔ)拼音符號(hào)作為漢字的輸入編碼;字形碼:以漢字的形狀特點(diǎn)編碼,例如五筆字型編碼漢字存儲(chǔ):以內(nèi)碼形式存放,以連續(xù)兩個(gè)字節(jié)表示,兩個(gè)字節(jié)的最高位均為!,漢字的內(nèi)碼是在計(jì)算機(jī)內(nèi)處理漢字信息時(shí)采用的機(jī)內(nèi)代碼,把漢字的輸入編碼稱為外碼。漢字輸出:漢字的點(diǎn)陣字型碼,點(diǎn)陣的密度決定了漢字的美觀程度,漢字需要大量的存儲(chǔ)空間,例如16*16點(diǎn)陣,每個(gè)漢字要占用16*16=32Byte(7)數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼:計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)和傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中,為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,一般都要進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)和糾錯(cuò)。通常使用校驗(yàn)碼的方法來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)。其基本思想是把數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的編碼區(qū)分為合法編碼和錯(cuò)誤編碼。使用校驗(yàn)碼來(lái)查錯(cuò),涉及到ー個(gè)重要概念一ー碼距。它是指ー個(gè)編碼系統(tǒng)中任意兩個(gè)合法編碼之間至少有多少個(gè)二進(jìn)制位不同。碼距為1的編碼是不能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的。常用的校驗(yàn)碼有3種。▲奇偶校驗(yàn)碼:不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)位錯(cuò)誤該編碼通過(guò)增加一位校驗(yàn)位來(lái)使編碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)（奇校驗(yàn)）或者為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）從而使碼距變?yōu)?,來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)代碼中奇數(shù)出錯(cuò)的編碼。因?yàn)槠淅玫氖蔷幋a中1的個(gè)數(shù)的奇偶性作為依據(jù),所以不能發(fā)現(xiàn)偶數(shù)位錯(cuò)誤。校驗(yàn)位的添加方法有三種:水平奇偶校驗(yàn)碼:對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)的編碼添加校驗(yàn)位垂直奇偶校驗(yàn)碼:對(duì)ー組數(shù)據(jù)的相同位添加一個(gè)校驗(yàn)位;? 水平垂直奇偶校驗(yàn)碼:先對(duì)ー組數(shù)據(jù)垂直校驗(yàn),所得結(jié)果再添加一位水平校驗(yàn)位;▲海明校驗(yàn)碼:2*Ti+そ也是利用奇偶性來(lái)檢錯(cuò)和糾錯(cuò),通過(guò)在數(shù)據(jù)之間插入k個(gè)校驗(yàn)位,擴(kuò)大數(shù)據(jù)編碼的碼距,從而有能力檢測(cè)出n位錯(cuò),并能糾正1位或n位錯(cuò)。▲循環(huán)校驗(yàn)碼（CRC）校驗(yàn)碼:采用模2運(yùn)算,可檢測(cè)所有等于、小于校驗(yàn)位長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò),利用生成多項(xiàng)式為k個(gè)數(shù)據(jù)位產(chǎn)生r個(gè)校驗(yàn)位進(jìn)行編碼,其編碼長(zhǎng)度為n=k+rk,又稱為（n,k）碼,生成的多項(xiàng)式與被校驗(yàn)的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。概念:編碼效率二（log2（碼字?jǐn)?shù)））/總位數(shù):例題:在無(wú)線電通信中常采用7中取3定比碼,它規(guī)定碼字長(zhǎng)為7位,并且其中總有且僅有3個(gè)“1”。這種碼的編碼效率為1唯35"；35二d舉ー個(gè)例子:關(guān)于二進(jìn)制的編碼的考試題目根據(jù)“冗余校驗(yàn)”的思想,碼距可用來(lái)判斷使校驗(yàn)碼制冗余的程度,并估價(jià)其查錯(cuò)、糾錯(cuò)能力。“8421”碼的碼距為A,因而它B〇若一組海明（Hamming）碼有效信息位k二4,校驗(yàn)位廠3,則其碼距為C,用它能夠發(fā)現(xiàn)D位錯(cuò),并可糾正E位錯(cuò)。TOC\o"1-5"\h\zA、C、D、E：①〇 ②1 ③2 ④3 ⑤4 @7B：①能發(fā)現(xiàn)1位錯(cuò)②能糾正1位錯(cuò)③能發(fā)現(xiàn)并糾正1位錯(cuò)④不能查錯(cuò)、糾錯(cuò)本題主要考查數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法的相關(guān)知識(shí)。在這部分知識(shí)點(diǎn)中有個(gè)很重要的概念 碼距。碼距是指ーl個(gè)編碼系統(tǒng)中任意兩個(gè)合法編這里有個(gè)定理,即若一種校驗(yàn)碼合法碼字集的碼矩為2d+l,則它能夠發(fā)現(xiàn)2d位錯(cuò),并能糾正d位錯(cuò)A:2B:4C:4D:3E:23存儲(chǔ)器系統(tǒng):概述:計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)是用來(lái)保存數(shù)據(jù)和程序的。對(duì)存儲(chǔ)器最基本的要求就是存儲(chǔ)容量要大、存取速度快、成本價(jià)格低。為了滿足這ー要求,提出了多級(jí)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。一般可分為高速緩沖存儲(chǔ)器、主存、外存3個(gè)層次,有時(shí)候還包括CPU內(nèi)部的寄存器以及控制存儲(chǔ)器。衡量存儲(chǔ)器的主要因素:存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度、存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)器的價(jià)格;存儲(chǔ)器的介質(zhì):半導(dǎo)體、磁介質(zhì)和光存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的組成:存儲(chǔ)芯片+控制電路（存儲(chǔ)體+地址寄存器+數(shù)據(jù)緩沖器+時(shí)序控制）;? 存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)從上層到下層昌CPU越來(lái)越遠(yuǎn)、存儲(chǔ)量越來(lái)越大、每位的價(jià)格越來(lái)越便宜,而且訪問(wèn)的速度越來(lái)越慢存儲(chǔ)器系統(tǒng)分布在計(jì)算機(jī)各個(gè)不同部件的多種存儲(chǔ)設(shè)備組成,位于CPU內(nèi)部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。內(nèi)部存儲(chǔ)器是可以被處理器直接存取的存儲(chǔ)器,又稱為主存儲(chǔ)器,外部存儲(chǔ)器需要通過(guò)I/O模塊與處理器交換數(shù)據(jù),又稱為輔助存儲(chǔ)器,彌補(bǔ)CPU處理器速度之間的差異還設(shè)置了CACHE,容量小但速度極快,位于CPU和主存之間,用于存放CPU正在執(zhí)行的程序段和所需數(shù)據(jù)。整個(gè)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)可以用下面的圖來(lái)說(shuō)明:通常衡量主存容量大小的單位是字節(jié)或者字,而外存的容量則用字節(jié)來(lái)表示。字是存儲(chǔ)器組織的基本單元,ー個(gè)字可以是一個(gè)字節(jié),也可以是多個(gè)字節(jié)。信息存取方式:信息的存取方式影響到存儲(chǔ)信息的組織,常用的有4種,?順序存取存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)是以記錄的形式進(jìn)行組織,對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)必須按特定的線性順序進(jìn)行。磁帶存儲(chǔ)器的存取方式就是順序存取。?直接存取共享讀寫裝置,但是每個(gè)記錄都有一個(gè)唯ー的地址標(biāo)識(shí),共享的讀寫裝置可以直接移動(dòng)到目的數(shù)據(jù)塊所在位置進(jìn)行訪問(wèn)。因此存取時(shí)間也是可變的。磁盤存儲(chǔ)器采用的這種方式。?隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的每一個(gè)可尋址單元都具有唯一地址和讀寫裝置,系統(tǒng)可以在相同的時(shí)間內(nèi)對(duì)任意ー個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn),而與先前的訪問(wèn)序列無(wú)關(guān)。主存儲(chǔ)器采用的是這種方式。?相聯(lián)存取也是一種隨機(jī)存取的形式,但是選擇某ー單元進(jìn)行讀寫是取決于其內(nèi)容而不是其地址。Cache可能采用該方法進(jìn)行訪問(wèn)。衡量存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能的指標(biāo)有以下幾種:存取時(shí)間:一次讀/寫存儲(chǔ)器的時(shí)間存儲(chǔ)器帶寬:每秒能訪問(wèn)的位數(shù)。存儲(chǔ)器周期:兩次相鄰的存取之間的時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率:每秒鐘數(shù)據(jù)傳輸?shù)腷it數(shù)目〇主存儲(chǔ)器:主存儲(chǔ)器是指能由CPU直接編程訪問(wèn)的存儲(chǔ)器,它存放需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)。因?yàn)樗ǔＮ挥谒^主機(jī)的范疇,常稱為內(nèi)存。如果內(nèi)存的地址為n位,容量為2的n次。主存儲(chǔ)器的種類很多,主要有:隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)：可以讀出和寫入,隨機(jī)訪問(wèn)存取,斷電消失只讀存儲(chǔ)器(ROM):只能讀出原有的內(nèi)容,不能寫入新內(nèi)容可編程ROM(PROM)可擦除PROM(EPROM)電可擦除PROM(E2PROM)閃速存儲(chǔ)器(flashmemory)實(shí)際的存儲(chǔ)器總是由一片或多片存儲(chǔ)芯片配以控制電路組成的,其容量往往是WXB來(lái)表示。W表示該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元(word)的數(shù)量,而B表示每ー個(gè)word由多少bit組成。輔助存儲(chǔ)器:由于主存容量有限(受地址位數(shù)、成本、速度等因素制約),在大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置ー級(jí)大容量存儲(chǔ)器作為對(duì)主存的補(bǔ)充與后援。它們位于主機(jī)的邏輯范疇之外,常稱為外存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱外存。外存的最大特點(diǎn)是容量大、可靠性高、價(jià)格低,主耍有兩大類。?磁表面存儲(chǔ)器:這類外存儲(chǔ)器主要包括磁帶和磁盤存儲(chǔ)器?！艓Т艓Т鎯?chǔ)設(shè)備是ー種順序存取的設(shè)備,存取時(shí)間較長(zhǎng),但存儲(chǔ)容量大。磁帶上的信息是以文件塊的形式存放的,而且便于攜帶,價(jià)格便宜。按它的讀寫方式可分為兩種:啟停式和數(shù)據(jù)流?！疟P存儲(chǔ)器磁盤存儲(chǔ)器是目前應(yīng)用最廣泛的外存儲(chǔ)器。它存取速度較快,具有較大的存儲(chǔ)容量,適用于調(diào)用較頻繁的場(chǎng)合,往往作為主存的直接后援,為虛擬存儲(chǔ)提供了物理基礎(chǔ)。可分為軟盤和硬盤。?光存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器是利用激光束在記錄表面存儲(chǔ)信息,根據(jù)激光束的反射光來(lái)讀出信息。按照它的記錄原理可分為形變型、相變型（晶相結(jié)構(gòu)）和磁光型。有CD、CD-ROM>WORM、EOD等。CD-ROM：只讀光盤,只能一次性寫入數(shù)據(jù),由生產(chǎn)廠家將數(shù)據(jù)寫入,永遠(yuǎn)保存CD-WO：可由用戶寫入一次,寫入后不能修改或擦除,但是可以多次讀出CD-MO：可改寫光盤,可以讀出也可以寫入數(shù)據(jù);光盤存儲(chǔ)器的特點(diǎn):大容量、標(biāo)準(zhǔn)化、相容性、持久性、實(shí)用性輔助存儲(chǔ)器方面的計(jì)算:.存儲(chǔ)容量為capacity=n*t*s*b,n為存放數(shù)據(jù)的總盤面數(shù);t為每面的磁道數(shù);s為每道的扇區(qū)數(shù);b為每個(gè)扇區(qū)存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù).尋道時(shí)間為磁頭移動(dòng)到目標(biāo)磁道所需的時(shí)間。.等待時(shí)間為待讀寫的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所用的時(shí)間。一般用磁道旋轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間的一半作為平均等待時(shí)間。.磁盤存取時(shí)間二尋道時(shí)間+等待時(shí)間。.位密度：沿磁道方向,單位長(zhǎng)度存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的個(gè)數(shù);.道密度：沿磁盤半徑方向,單位長(zhǎng)度

內(nèi)磁道的數(shù)目;.數(shù)據(jù)傳輸速率R=B/T,B為ー個(gè)磁道上記錄的字節(jié)數(shù),T為每轉(zhuǎn)一周的時(shí)間.磁帶機(jī)的容量計(jì)算:(這些公式要熟悉記住)數(shù)據(jù)傳輸率二磁帶記錄密度?帶速;數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度二字節(jié)數(shù)?塊因子/記錄密度+塊間間隔;讀N條記錄所需時(shí)間T二啟停時(shí)間+有效時(shí)間+間隔時(shí)間;例題:假設(shè)ー個(gè)有3個(gè)盤片的硬盤,共有4個(gè)記錄面,轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分,盤面有效記錄區(qū)域的外直徑為30cm,內(nèi)直徑為10cm,記錄位密度為250位/mm,磁道密度為8道/mm,每磁道分16個(gè)扇區(qū),每扇區(qū)512字節(jié),則該硬盤的非格式化容量和格式化容量約為_(kāi)(58)_,數(shù)據(jù)傳輸率約為_(kāi)(58)_若一個(gè)文件超出ー個(gè)磁道容量,剩下的部分(58)A.120MB和(58)A.120MB和100MBB.30MB和C.60MB和D.22.5MB25MB50MB和25MB

(59)A.2356KB/s(59)A.2356KB/s(60)A.存于同一盤面的其它編號(hào)的磁(60)A.存于同一盤面的其它編號(hào)的磁道上B,存于其它盤面的同一編號(hào)的磁道上C,存于其它盤面的其它編號(hào)的磁道D.存放位置隨機(jī)上58：B59:D60:BRAID存儲(chǔ)器(廉價(jià)磁盤冗余陣列):基本思想是用多個(gè)小的磁盤存儲(chǔ)器,通過(guò)合理的分布數(shù)據(jù),支持多個(gè)磁盤同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn),從而改善磁盤存儲(chǔ)器的性能。其采用的主要技術(shù):分塊技術(shù):把數(shù)據(jù)分塊寫到陣列中的磁盤上;交叉技術(shù):對(duì)分布式的數(shù)據(jù)采用交叉式進(jìn)行讀寫,提高訪問(wèn)速度;重聚技術(shù):對(duì)多個(gè)磁盤空間重新編址,數(shù)據(jù)按照編址后的空間存放;主要特點(diǎn)如下：物理上多個(gè)磁盤,但操作系統(tǒng)看是ー個(gè)邏輯磁盤;數(shù)據(jù)分布在磁盤陣列中的磁盤存儲(chǔ)器上;采用冗余技術(shù)和校驗(yàn)技術(shù)提高可靠性,可恢復(fù)數(shù)據(jù);RAID速度快、容量大、功耗低、價(jià)格便宜、容易擴(kuò)展。RAIDO：無(wú)冗余、無(wú)校驗(yàn),具有最高的I/O性能和最高的磁盤空間利用率RAID1：磁盤鏡像、磁盤利用率50%,具有最高的安全性RAID2：海明碼糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)分塊、并行訪問(wèn)、適合大批量數(shù)據(jù)、已很少使用RAID3：奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)分塊、并行訪問(wèn)、單獨(dú)校驗(yàn)盤RAID4：奇偶校驗(yàn)、獨(dú)立存取、單獨(dú)校驗(yàn)盤、適合訪問(wèn)頻繁、傳輸率低RAID5：獨(dú)立存取、無(wú)單獨(dú)校驗(yàn)盤、適合訪問(wèn)頻繁、傳輸率低Cache存儲(chǔ)器:（對(duì)系統(tǒng)和應(yīng)用程序員都是透明的）（重點(diǎn)）Cache位于主存儲(chǔ)器與CPU通用寄存器組之間,全部由硬件來(lái)調(diào)度,用于提高CPU的數(shù)據(jù)I/O效率,對(duì)程序員和系統(tǒng)程序員都是透明的。Cache容量小但速度快,它在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體系中是訪問(wèn)速度最快的層次。使用Cache改善系統(tǒng)性能的依據(jù)是程序的局部性原理,即程序的地址訪問(wèn)流有很強(qiáng)的時(shí)序相關(guān)性,未來(lái)的訪問(wèn)模式與最近已發(fā)生的訪問(wèn)模式相似。根據(jù)這一局部性原理,把主存儲(chǔ)器中訪問(wèn)概率最高的內(nèi)容存放在Cache中,當(dāng)CPU需要讀取數(shù)據(jù)時(shí)就首先在Cache中查找是否有所需內(nèi)容,如果有則直接從Cache中讀取;若沒(méi)有再?gòu)闹鞔嬷凶x取該數(shù)據(jù),然后同時(shí)送往CPU和Cache〇系統(tǒng)的平均存儲(chǔ)周期t3與命中率h有很密切的關(guān)系,如下的公式:t3=hXti+(l-h)Xt2其中,3表示Cache的周期時(shí)間,t2表示主存的周期時(shí)間。當(dāng)CPU發(fā)出訪存請(qǐng)求后,存儲(chǔ)器地址先被送到Cache控制器以確定數(shù)據(jù)是否已在Cache中,若命中則直接對(duì)Cache進(jìn)行訪問(wèn),否則直接進(jìn)行主存訪問(wèn)。Cache的地址映射是指把主存地址空間映射到Cache地址空間,Cache和主存都使用同樣大小的塊為單位。Cache中常見(jiàn)的映射方法有三種。直接映射:ー對(duì)ー,（不需要替換算法）全相聯(lián)映射:多對(duì)多組相聯(lián)映射：將塊劃分成組,主存中的ー組與Cache相對(duì)應(yīng),根據(jù)高位地址標(biāo)志符來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù),組相聯(lián)可以允許相同的Block和word標(biāo)志,而tag標(biāo)志不同。隨著程序的執(zhí)行,訪問(wèn)頻繁地區(qū)將逐漸遷移,Cache中的內(nèi)容逐漸變得陳舊,訪問(wèn)命中率下降,就需要更新內(nèi)容。常用的替換算法有三種。隨機(jī)淘汰法：先進(jìn)先出法FIFO：近期最少使用法LRU：對(duì)于這個(gè)算法可以從整體上把握,每個(gè)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn),不需要記算法的過(guò)程。另外,為了保證環(huán)存在Cache中得數(shù)據(jù)與主存中的內(nèi)容一致,對(duì)寫操作來(lái)說(shuō)有以下幾種方法:寫直達(dá):同時(shí)寫回:標(biāo)記法例題:?一般來(lái)說(shuō),Cache的功能一(53)。某32位計(jì)算機(jī)的cache容量為16KB,cache塊的大小為!6B,若主存與cache的地址映射采用直接映射方式,則主存地址為1234E8F8(十六進(jìn)制)的單元裝入的cache地址為_(kāi)(54)_。在下列cache替換算法中,平均命中率最高的是—(55)__。A.全部由軟件實(shí)現(xiàn)B,全部由硬件實(shí)現(xiàn)C.由硬件和軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)D.有的計(jì)算機(jī)由硬件實(shí)現(xiàn),有的計(jì)算機(jī)由軟件實(shí)現(xiàn)A.00010001001101(二進(jìn)制)01001000110100(二進(jìn)制)10100011111000(二進(jìn)制)11010011101000(二進(jìn)制)A.先入后出(FILO)算法B,隨機(jī)替換(RAND)算法C.先入先出(FIFO)算法D.近期最少使用(LRU)算法虛擬存儲(chǔ)器:（重點(diǎn)）（對(duì)應(yīng)用程序員透明）虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的作用是給程序員ー個(gè)更大的虛擬的存儲(chǔ)空間,其容量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)主存儲(chǔ)器的容量,而與輔助存儲(chǔ)器容量相當(dāng)。我們提供給用戶的這個(gè)存儲(chǔ)器,即在軟件編程上可以使用的存儲(chǔ)器,就稱為虛擬存儲(chǔ)器。它的容量即虛擬存儲(chǔ)空間,簡(jiǎn)稱虛擬空間。面向虛擬存儲(chǔ)器的編程地址稱為虛擬地址,或稱為邏輯地址。與主存和輔助存儲(chǔ)器地址相對(duì)應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器,需將虛擬存儲(chǔ)空間與物理實(shí)存空間,按一定的格式分區(qū)組織管理,根據(jù)管理的方式不同可以分為三種虛擬存儲(chǔ)器:頁(yè)式、段式和段頁(yè)式。頁(yè)式管理:段式管理:段頁(yè)式管理:此外還可以增加一個(gè)小容量的高速存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)ー種快表查詢,而快表和慢表也構(gòu)成了兩級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)另外,與Cacheー樣,虛擬存儲(chǔ)器系統(tǒng)還需采用一定的調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)主存內(nèi)容的變換,使當(dāng)前需要的程序和數(shù)據(jù)都在主存之中。常用的淘汰算法有:FIFO算法:選擇最先進(jìn)入主存的頁(yè)面淘汰LRU算法:選擇在最近一段時(shí)間內(nèi)訪問(wèn)頻率最低的頁(yè)面淘汰1.4中央處理器CPUCPU由寄存器組、算術(shù)邏輯單元ALU和控制單元CU這3部分組成。CPU的功能:讀取指令解釋指令讀取數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù).寄存器組分為兩大類:用戶可見(jiàn)的寄存器,有通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器、標(biāo)志寄存器等;狀態(tài)寄存器,包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、存儲(chǔ)器地址寄存器MAR、存儲(chǔ)器緩沖寄存器MBR、程序狀態(tài)字PSWo.運(yùn)算器ALU：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。.控制器CU：負(fù)責(zé)控制整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行,讀取指令寄存器、狀態(tài)控制寄存器以及外部來(lái)的控制信號(hào),發(fā)布外控制信號(hào)控制CPU與存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;發(fā)布內(nèi)控制信號(hào)控制寄存器間的數(shù)據(jù)交換;控制ALU完成指定的運(yùn)算功能;管理其他的CPU內(nèi)部操作。控制器的實(shí)現(xiàn)有硬布線邏輯和微程序控制兩種方案中斷控制機(jī)制:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常提供了中斷機(jī)制,允許某ー事件中止CPU正在執(zhí)行的程序,轉(zhuǎn)去對(duì)該事件進(jìn)行處理,然后再返回原程序被中止處繼續(xù)執(zhí)行。其作用是提高CPU的處理效率,使CPU與I/O設(shè)備并行工作,還可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作過(guò)程。中斷處理過(guò)程可分為:中斷響應(yīng)過(guò)程和中斷服務(wù)過(guò)程。中斷的分類:按中斷源位置可分為內(nèi)部中斷和外部中斷;按中斷源的類型可分為硬件中斷和軟件中斷;按中斷源的屏蔽特性可分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。CPU處理中斷有兩種策略:中斷排隊(duì)和中斷〇計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng):機(jī)器指令的格式、分類及功能:CPU所完成的操作是由其執(zhí)行的指令來(lái)決定的,這些指令被稱為機(jī)器指令。CPU所能執(zhí)行的所有機(jī)器指令的集合稱為該CPU的指令系統(tǒng)。機(jī)器指令一般由操作碼、源操作數(shù)、目的操作數(shù)和下一條指令的地址組成。操作碼指明要執(zhí)行的操作;源操作數(shù)是該操作的輸入數(shù)據(jù);目的操作數(shù)是該操作的輸出數(shù)據(jù);下一條指令地址通知CPU到該地址去取下一條將執(zhí)行的指令。指令系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運(yùn)算類、邏輯類、數(shù)據(jù)變換類、輸入/輸出類、系統(tǒng)控制類、控制權(quán)轉(zhuǎn)移類等類型。指令的尋址方式常用的尋址方式有立即數(shù)尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址、基址尋址、變址尋址、相對(duì)尋址。指令的執(zhí)行過(guò)程.計(jì)算下一條要執(zhí)行的指令的地址;.從該地址讀取指令;.對(duì)指令譯碼以確定其所要實(shí)現(xiàn)的功’4.計(jì)算操作數(shù)的地址;.從該地址讀取操作數(shù);.執(zhí)行操作;.保存結(jié)果;1.5輸入/輸出系統(tǒng)I/O系統(tǒng)在CPU、存儲(chǔ)器和各種外部設(shè)備之間負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出。I/O系統(tǒng)控制器基本結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)寄存器:狀態(tài)寄存器:控制寄存器:控制電路:外設(shè)接口控制:I/O系統(tǒng)的工作方式:> 程序控制:CPU完全控制,CPU必須時(shí)時(shí)查詢I/O設(shè)備的狀態(tài);程序中斷:I/O設(shè)備以中斷方式通知CPU,定期查詢狀態(tài)DMA方式:CPU只在數(shù)據(jù)傳輸前和完成后オ介入I/O系統(tǒng)的發(fā)展主要階段:數(shù)據(jù)通信:CPU直接控制外設(shè);程序控制：CPU不關(guān)心外設(shè)的具體細(xì)節(jié),I/O增加了數(shù)據(jù)交換的功能;中斷方式:中斷機(jī)制減少了CPU的等待時(shí)間,DMA方式：暫停、周期竊取、共享方式輸入輸出通道:專門的處理器控制I/O功能;輸入輸出處理機(jī):不僅擁有處理器,還有本地存儲(chǔ)器根據(jù)外部設(shè)備和I/O系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)方式,設(shè)備接口可分為串行和并行接口。常見(jiàn)的磁盤設(shè)備接口有：總線、DMA、通道、SCSI、并行口、RS232C、USB、IEEE1394SCSI接口:并行接口;系統(tǒng)級(jí)的設(shè)備接口P1394接口:高速串行總線,數(shù)據(jù)傳輸率高,價(jià)格低容易實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備的類型和特性:鍵盤:標(biāo)準(zhǔn)101鍵,主要作為字符、數(shù)字和漢字的輸入鼠標(biāo):坐標(biāo)定位部件,有機(jī)械式、光電式和混合式三種。顯示器:輸出設(shè)備,輸出圖象和字符,性能參數(shù)是分辨率和灰度級(jí)打印機(jī):輸出設(shè)備,分擊打式和非擊打式打印機(jī)掃描儀:圖象輸入設(shè)備,掃描圖象或文本成數(shù)字圖片,然后輸入計(jì)算機(jī)處理攝像頭：圖象輸入設(shè)備圖象數(shù)字化后存入到磁盤。例題:為了快速傳送大量數(shù)據(jù),微型計(jì)算機(jī)中采用存儲(chǔ)器直接訪問(wèn)技術(shù),簡(jiǎn)稱DMA。用DMA方式傳送時(shí),在存儲(chǔ)器和A之間直接建立高速傳輸數(shù)據(jù)的通路,不需要B的干預(yù)。利用DMA方式傳送數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)的傳送過(guò)程完全由成為DMA控制器的硬件控制。DMA控制器具有如下功能:向CPU申請(qǐng)C傳送。在CPU允許DMA工作時(shí),處理總線控制的傳交。

在DMA期間管理D,控制數(shù)據(jù)傳送。確定數(shù)據(jù)傳送的起始地址和E,并在傳送過(guò)程中不斷修正。數(shù)據(jù)傳送結(jié)束時(shí),給出表示DMA操作完成的信號(hào)。A~E：①控制臺(tái)②硬件 ③外部設(shè)備 ④數(shù)據(jù)長(zhǎng)度⑤CPU ⑥存儲(chǔ)器⑦器⑦DMA速率［分析］⑨數(shù)據(jù)方向 ⑩傳輸DMA(DirectMemoryAccess,直接存儲(chǔ)器訪問(wèn))是ー種不需要CPU干預(yù),在存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間直接通過(guò)系統(tǒng)總線高速傳輸數(shù)據(jù)的方法。DMA方法使用DMA控制器DMAC來(lái)控制和管理數(shù)據(jù)傳輸。［答案］A：③B：⑤C：⑦D：⑧E：④6計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)總線:一種連接多個(gè)設(shè)備的信息傳遞通道。典型的計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)由內(nèi)部總和外部總線組成。內(nèi)部總線用于連接CPU內(nèi)部各個(gè)模塊;外部總線用于連接CPU、存儲(chǔ)器和I/O系統(tǒng),又稱為系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線:可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線3類。數(shù)據(jù)總線:各個(gè)模塊間傳送數(shù)據(jù)的通道;地址總線:傳遞地址信息,來(lái)指示數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)的來(lái)源或去向,CPU根據(jù)地址信息從相應(yīng)的存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)或向該存儲(chǔ)單元寫入數(shù)據(jù);控制總線:控制數(shù)據(jù)總線和地址總線。多層總線結(jié)構(gòu):大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都使用多總線體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行互聯(lián)。它的優(yōu)點(diǎn)就在于根據(jù)各個(gè)部件對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率的不同要求,用不同層次的總線進(jìn)行互聯(lián),以適應(yīng)各自的特性與需求,不同層次目的總線相對(duì)獨(dú)立,允許使用不同的信號(hào)和以不同的速率運(yùn)行。對(duì)某一層次總線結(jié)構(gòu)的修改不會(huì)影響其他層次的總線結(jié)構(gòu)。常用的微機(jī)總線:ISA（エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）、EISA（擴(kuò)展ISA）、VESA、PCI（外圍元件互聯(lián)結(jié)構(gòu)）總線。例題:某系統(tǒng)總線的ー個(gè)總線周期包含3個(gè)時(shí)鐘周期,每個(gè)總線周期中可以傳送32位數(shù)據(jù)。若總線的時(shí)鐘頻率為33MHz,則總線帶寬為（55）〇（55）A.132MB/sB.33MB/sC.44MB/sD.396MB/s1.7體系結(jié)構(gòu)其他的知識(shí).流水線技術(shù)流水線技術(shù)其實(shí)是通過(guò)并行硬件來(lái)提高系統(tǒng)性能的常用方法,其基本思想在馮?諾依曼第一臺(tái)存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)中已經(jīng)提出。流水線技術(shù)的基本原理實(shí)際上是ー種任務(wù)分解的技術(shù)。把一件任務(wù)分解成若干順序執(zhí)行的子任務(wù),不同的子任務(wù)由不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行,而這些機(jī)構(gòu)可以同時(shí)并行的工作。在任ー時(shí)刻,任一任務(wù)只占用其中一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),這樣就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的重疊執(zhí)行,以提高工作效率。流水線技術(shù)包括指令流水線和運(yùn)算操作流水線。需要注意的是,對(duì)流水線技術(shù)而言,其對(duì)性能的提高程度取決于其執(zhí)行順序中最慢的ー步。在實(shí)際情況中,流水線各個(gè)階段可能會(huì)相互影響,阻塞流水線,使其性能下降。影響流水線性能的主要因素有兩個(gè):執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令和共享資源沖突。在實(shí)際處理中,為了使流水線能維持最大的吞吐率,同時(shí)確保流水線各段不會(huì)產(chǎn)生沖突,就需要對(duì)流水線進(jìn)行很好的控制。一般采用預(yù)留表來(lái)預(yù)測(cè)沖突。預(yù)留表是從流水線設(shè)計(jì)直接推導(dǎo)出來(lái)的,表中列出的是流水線上各個(gè)部件操作的時(shí)間信息,每一行代表流水線中的一段,而每ー列則代表一個(gè)時(shí)間步。流水線周期:另外,流水線計(jì)算機(jī)處理中斷的方法通常有兩種。不精確斷點(diǎn)法精確斷點(diǎn)法.RISC技術(shù)RISC(reducedinstructionsetcomputer)即精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī),它的主

要特點(diǎn)是CPU的指令集大大簡(jiǎn)化,從而減少指令的執(zhí)行周期數(shù),提高運(yùn)算速度。一般來(lái)說(shuō),CPU的執(zhí)行速度受三個(gè)因素的影響:程序中的指令數(shù)I每條指令執(zhí)行所需的周期數(shù)CPI每個(gè)周期的時(shí)間T它們之間的關(guān)系可表示為:程序執(zhí)行時(shí)間=I*CPI*T與CISC（復(fù)雜指令集系統(tǒng)）相比,RISC具有以下的特點(diǎn)。CISC1）指令數(shù)量眾多2）指令使用頻率相差懸殊3）CISC1）指令數(shù)量眾多2）指令使用頻率相差懸殊3）支持很多種尋址方式4）變長(zhǎng)的指令格式5）指令可以對(duì)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理RISC少指令數(shù)量少指令的尋址方式指令長(zhǎng)度固定只提供了Load/Store指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器5）以硬布線邏輯控制為主6）單周期指令執(zhí)行7)擁有相當(dāng)多的寄存器8)優(yōu)化的編譯器RISC采用窗口重疊技術(shù)完成寄存器的組織和參數(shù)的傳遞,對(duì)于RISC的流水線的處理是采用延遲轉(zhuǎn)移的方法解決流水線阻塞和互鎖。另外,采用RISC技術(shù)的CPU硬件一般具有寄存器數(shù)量多、采用流水線組織、控制器的實(shí)現(xiàn)采用硬布線邏輯電路等特點(diǎn)。3.并行處理技術(shù)并行性(parallelism)就是指在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作,只要時(shí)間上相互重疊,就都蘊(yùn)含了并行性。并行性有兩重含義:同時(shí)性(simultaneity):兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生并發(fā)性(concurrency):兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生并行性有不同的層次,從不同的角度看其層次結(jié)構(gòu)也不ー樣。程序執(zhí)行的并行性指令內(nèi)部并行:一條指令內(nèi)的微操作之間的并行;/