计算机系统结构

Amdahl定律的基本理解 加快经常性事件 基本公式及其推导过程 系统加速比F n 部件加速比F e F n = 系 统 加 速 比 = 系 统 性 能 改 进 后 系 统 性 能 改 进 前 = 改 进 前 系 统 执 行 时 间 改 进 后 系 统 执 行 时 间 F~n~=系统加速比=\frac{系统性能改进后}{系统性能改进前}=\frac{改进前系统执行时间}{改进后系统执行时间} F n = 系 统 加 速 比 = 系 统 性 能 改 进 前 系 统 性 能 改 进 后 ​ = 改 进 后 系 统 执 行 时 间 改 进 前 系 统 执 行 时 间 ​ 推到过程： 改进前和改进后部分无法加速部分所占比例 不变 ，是推到过程的关键。 部件加速比F e ：是指改进 前 可改进部分和改进 后 可改进部分的比值。 Amdahl定律的结论 根据公式内容可以得出 被加速的事件如果不经常发生，即使部件加速比在大作用也很小。 F e 保持不变，增大部件加速比S e ，系统加速很小且会趋于稳定（ 性能递减规律 ）。 S e 保持不变，增加可以加速部分F e ,系统加速会很大。 结论：增加 S e 、F e ，即增加经常性事件占比和部件加速比，其中增大F e 效果最好，所以说 增加经常性事件 。 Amdahl定律的应用 来源： CSDN 作者： QuinnTian 链接： https:/

计算机系统结构：CPU性能公式 基础知识 CPU 时间：一个程序在 CPU 上运行的时间。(不包括I/O时间) 主频、时钟频率：CPU 内部主时钟的频率，表示1秒可以完成多少个周期。 例如，主频为 4.1GHz，表示每秒可以完成 4.1*10 9 个时钟周期。 时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。 时钟周期 = 1 / 频率，例如 1/ 4.1*10 9 。 CPU 的时钟周期越短，CPU 性能越好。 指令周期：取出并执行一条指令的时间。 程序的时钟周期数 CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数 * 时钟周期时间 公式 指令周期：取出并执行一条指令的时间； 指令周期数CPI：平均每条指令耗费的时钟周期数 CPI = 执行程序所需的时钟周期数 / 所执行的指令条数 上面的公式换位置 执行程序所需要的时钟周期数 = CPI * 所执行的指令条数 CPU时间 / 时钟周期时间 = CPI * 所执行的指令条数 CPU时间 = CPI * 所执行的指令条数 * 时钟周期时间 我们约定 IC ：所执行的指令条数，所以 CPU时间 = CPI * IC * 时钟周期时间 CPU时间 = (CPI * IC) / 时钟频率 CPI i ：第 i 种指令所需要的时钟周期数； IC i

　　计算机系统可以采用不同的方式进行组织，大致可按照其采用的通用处理器数量来进行分类。 1. 单处理器系统 　　目前绝大多数的系统都是采用单处理器系统。在单处理系统中，有一个主CPU可以执行通用指令集，包括来自用户进程的指令。 　　 2. 多处理器系统 　　尽管多数的现代操作系统都是属于单处理器系统，但多处理器系统（也称为并行系统、紧耦合系统）也日益重要。这类系统的一个特点就是会共享设备等资源，例如计算机总线，有时候还会共享时钟、内存或者外设等等。多处理器系统有三个主要优点： 　　 2.1 增加吞吐量 　　 通过增加处理器的数量，希望在更短的时间内完成更多的事情。用N个处理器的加速比不是N，而是比N要小。 　　 2.2规模经济 　　因为多处理器系统能共享外设、大容量存储和电源供给，所以比多个单处理器系统更能节约资金。 　　 2.3增加可靠性 　　如果将功能分布在多个处理器上，那么单个处理器的失灵，并不会使整个系统瘫痪，只会使系统的速度变慢。这个优点是很关键的，有些系统有适度超出退化的能力，即容错，因为它们能忍受单个处理器故障并继续工作。容错需要一定的机制来对故障进行检测、诊断和纠错。 　　 来源： https://www.cnblogs.com/WakingShaw/p/12254375.html

系统结构： 研究的是 有吧？几位的 组成：研究的是怎么做 存取指令 实现：研究的是 具体做的实现了 计算机的存储程序工作原理和硬件系统 　　 冯·诺依曼结构 　　计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。美藉匈牙利科学家冯·诺依曼结构（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构，其特点是： 　　1）使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。 　　2）存储单元是定长的线性组织。 　　3）存储空间的单元是直接寻址的。 　　4）使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。 　　5）对计算进行集中的顺序控制。 　　6）计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成并规定了它们的基本功能。 　　7）彩二进制形式表示数据和指令。 　　8）在执行程序和处理数据时必须将程序和数据道德从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时能够自动调整地从存储器中取出指令并加以执行。 　　这就是存储程序概念的基本原理。 　　 计算机指令 　　计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令（操作者的命令）来表达的，这个指令序列就称为程序。一个指令规定计算机执行一个基本操作。一个程序规定计算机完成一个完整的任务。一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，管为该种计算机的指令集合或指令系统。在微机的指令系统中

本次笔记内容： 05.80x86计算机组织 文章目录 计算机系统 存储器 / 主存（main memory） 80x86处理器与保护模式 历史 8086 / 8088 微处理器 80186和80286微处理器 80286 CPU基本工作方式 32位80x86微处理器 80386微处理器 80x86的三种工作模式 32位微处理器的寄存器 保护模式下的80x86（段模式） 寄存器与处理器的比较 计算机体系结构金字塔 计算机系统 如上图，CPU与主存间，通过一个bridge（总线）相连。上图还是比较抽象的，当前，CPU的一个趋势是，集成程度越来越高。 CPU中，PC即当前指令的地址，ALU是arithmetic and logic unit即计算路径。目前Memory Control、集成显卡等已经集成到CPU中了。 现在即便集成度（晶体管）提升，但性能并没有提升。因为程序往往是串行的，并行性有限。 上图中，在代码被从Disk中load到主存中，被CPU处理，再把信息投入显示器。 存储器 / 主存（main memory） 存储单元的地址和内容： 存储器以字节(8 bit)为单位存储信息； 每个字节单元有一个地址，从0编号，顺序加1； 地址用二进制数表示(无符号整数，写成十六进制)； 一个32位字要占用相继的四个字节，低位字节存入低地址，高位字节存入高地址； 机器以字对齐地址访问(读/写

晨间日记：35计划第0004天（191206） 一、三早 1、早睡：11：30 2、早起：07：00 3、早读：英语口语练习、单词背诵 二、每日基础 1、晨间日记：每日早上写。 2、每日博客：每天至少写一篇博客（博客园、CSDN、简书）。 3、每日学习：每天职业技能书籍至少学习一章。 4、每日阅读：每天阅读技术类博客 30 - 60 分钟。 5、学习计划：《操作系统》学习。 6、工作学习：PowerShell 学习。 三、昨日总结 1、晨间日记：完成 2、每日博客： 【黑客基础】Windows PowerShell 脚本学习 3、每日学习：《Linux 指令速查手册》，进度8% 4、每日阅读：完成阅读博客园、CSDN、简书博客 5、学习计划：《操作系统》学习未完成 6、工作学习： 【黑客基础】Windows PowerShell 脚本学习 今天明天搬家，收拾东西。 四、今日期望 今天明天搬家，收拾东西。 五、学习计划： 1、教师证考试计划：（算是一条后路） 级别：高中数学 科目：《综合素质》、《教育知识与能力》、《高中数学学科知识与教学能力》 报名时间：预计 2020.01 中旬 考试时间：预计 2020.03.07 2、NCRE考试：（巩固基础，有考评，顺带证书搜集，虽然没什么用） 级别：三级网络技术、四级网络工程师 科目：《三级网络技术教程》、《四级计算机网络》、《四级操作系统

晨间日记：35计划第0003天（191205） 一、三早 1、早睡：91：30 2、早起：07：30 3、早读：英语口语练习、单词背诵 二、每日基础 1、晨间日记：每日早上写。 2、每日博客：每天至少写一篇博客（博客园、CSDN、简书）。 3、每日学习：每天职业技能书籍至少学习一章。 4、每日阅读：每天阅读技术类博客 30 - 60 分钟。 5、学习计划：《操作系统》学习。 6、工作学习：PowerShell 学习。 三、昨日总结 1、晨间日记：完成 2、每日博客： 《Linux 命令之 cp 命令详解》 3、每日学习：《Linux 指令速查手册》，进度8% 4、每日阅读：完成阅读博客园、CSDN、简书博客 5、学习计划：《操作系统》学习未完成，延误1天 6、工作学习： 《PowerShell》学习资料已收集完成 时间略紧，抓紧时间完成当天学习任务，不能拖。昨晚有事，导致时间不足。 四、今日期望 合理安排时间，流出突发事情等处理时间，优先完成学习任务，尽快，最快。 五、学习计划： 1、教师证考试计划：（算是一条后路） 级别：高中数学 科目：《综合素质》、《教育知识与能力》、《高中数学学科知识与教学能力》 报名时间：预计 2020.01 中旬 考试时间：预计 2020.03.07 2、NCRE考试：（巩固基础，有考评，顺带证书搜集，虽然没什么用） 级别：三级网络技术、四级网络工程师

晨间日记：35计划第0002天（191204） 一、三早 1、早睡：23：30 2、早起：07：30 3、早读：英语口语练习、单词背诵 二、每日基础 1、晨间日记：每日早上写。 2、每日博客：每天至少写一篇博客（博客园、CSDN、简书）。 3、每日学习：每天职业技能书籍至少学习一章。 4、每日阅读：每天阅读技术类博客 30 - 60 分钟。 5、学习计划：《操作系统》学习。 6、工作学习：PowerShell 学习。 三、昨日总结 1、晨间日记：完成 2、每日博客： 《Linux 命令之 scp 命令详解》 3、每日学习：《Linux 指令速查手册》，进度5% 4、每日阅读：完成阅读博客园、CSDN、简书博客 5、学习计划：《操作系统》学习资料已收集完成 6、工作学习： 《PowerShell》学习资料已收集完成 时间略紧，有点浮躁，心态有点崩。有点应付差事的感觉。 四、今日期望 调整状态，认真学习，自己的事，不能敷衍应付了事。 五、学习计划： 1、教师证考试计划：（算是一条后路） 级别：高中数学 科目：《综合素质》、《教育知识与能力》、《高中数学学科知识与教学能力》 报名时间：预计 2020.01 中旬 考试时间：预计 2020.03.07 2、NCRE考试：（巩固基础，有考评，顺带证书搜集，虽然没什么用） 级别：三级网络技术、四级网络工程师 科目：《三级网络技术教程》、

晨间日记：35计划第0001天（191203） 一、三早 1、早睡：23：30 2、早起：07：30 3、早读：英语口语练习、单词背诵 二、每日基础 1、晨间日记：每日早上写。（08：00 完成） 2、每日博客：每天至少写一篇博客（博客园、CSDN、简书）。（） 3、每日学习：每天职业技能书籍至少学习一章。（） 4、每日阅读：每天阅读技术类博客 30 - 60 分钟。（） 5、学习计划：《操作系统》学习。（） 6、工作学习：PowerShell 学习。（） 三、昨日总结 昨天项目比较忙，时间比较紧，只完成了2020年上半年的学习规划。另外一个就是自己等自律意识较差，需要时刻牢记自己的计划，严格执行。 四、今日期望 计划开始执行的第一天，希望能开一个好头，百分百完成。今天正式开始学习《操作系统》和《PowerShell》两门课。 五、学习计划： 1、教师证考试计划： 级别：高中数学 科目：《综合素质》、《教育知识与能力》、《高中数学学科知识与教学能力》 报名时间：预计 2020.01 中旬 考试时间：预计 2020.03.07 2、NCRE考试： 级别：三级网络技术、四级网络工程师 科目：《三级网络技术教程》、《四级计算机网络》、《四级操作系统》 报名时间：预计2019年12月下旬至2020年1月上旬 考试时间：预计 2020.03.28 - 2020.03.30 3、自考计划：

1. 通常可按哪5个因素对计算机指令集结构进行分类？ (1) 在CPU中操作数的存储方法。 (2) 指令中显式表示的操作数个数。 (3) 操作数的寻址方式。 (4) 指令集所提供的操作类型。 (5) 操作数的类型和大小。 2. 在对计算机指令集结构进行分类的5个因素中，哪一种是各种指令集结构之间最主要的区别？ CPU中操作数的存储方法，即在CPU中用来存储操作数的存储单元的类型，是各种指令集结构之间最主要的区别。 3. 根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为哪几类？ 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。 4. 堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构分别有什么优缺点？ 指令集结构类型 优点 缺点 堆栈型 是一种表示计算的简单模型；指令短小 不能随机访问堆栈，从而很难生成有效代码。同时，由于堆栈是瓶颈，所以很难被高效地实现 累加器型 减少了机器的内部状态；指令短小 由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大 寄存器型 易于生成高效的目标代码 所有操作数均需命名，且要显式表示，因而指令比较长 5. 现代 大多数机器均采用通用寄存器型指令集结构，为什么？ 主要有两个方面的原因，一是寄存器和CPU内部其他存储单元一样，要比存储器快；其次是对编译器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。 6.