首页 > 其他分享 >第1章 计算机系统结构的概念

第1章 计算机系统结构的概念

时间:2023-07-03 13:45:47浏览次数:42  
标签:计算机系统 指令流 概念 改进 指令 时间 执行 CPU 结构

1.计算机体系结构的经典定义

计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性,即计算机的逻辑结构和功能特征

2.常见的计算机系统结构分类法

⑴ 冯氏分类法——依据:按照系统的最大并行度

⑵ Flynn分类法——依据:按照指令流和数据流的多重性

4个具体分类: 单指令流单数据流-单指令流多数据流-多指令流单数据流-多指令流多数据流

3.Amdahl定律

(结果要求不能是分数,化为小数,且小数点后保留三位)

(1)确切描述:加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比,受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。

 

(2)加速比依赖于两个因素:

1)可改进比例:在改进前的系统中,可改进部分的执行时间在总的执行时间中所占的比例。总小于等于1。

例如:一个需运行60秒的程序中有20秒的运算可以加速,那么这个比例就是20/60。

2)部件加速比:可改进部分改进以后性能提高的倍数。它是改进前所需的执行时间与改进后执行时间的比。 一般大于1。

例如:若系统改进后,可改进部分的执行时间是2秒,而改进前其执行时间为5秒,则部件加速比为5/2。

(3)改进后程序的总执行时间:

总执行时间改进后  = 不可改进部分的执行时间 +  可改进部分改进后的执行时间

总执行时间改进后  = (1-可改进比例)×总执行时间改进前 +

总执行时间 改进后 = [ (1 -可改进比例) +可改进比例/部件加速比 ] ×总执行时间改进前

(4)系统性能加速比公式:

 (5)Amdahl定律性能改进的递减规则——如果仅仅对计算任务中的一部分做性能改进,则改进得越多,所得到的总体性能的提升就越有限。

(6)Amdahl定律重要推论——如果只针对整个任务的一部分进行改进和优化,那么所获得的加速比不超过 1 /(1-可改进比例)

4.CPU性能公式

(1)执行一个程序所需的CPU时间:

 CPU时间 = 执行程序所需的时钟周期数×时钟周期时间

(2)CPU时间 = IC ×CPI ×时钟周期时间

(CPI:执行每条指令的平均时钟周期,IC:指令条数)

(3)假设:计算机系统有n种指令, CPIi 是第i种指令的处理时间, ICi是在程序中第i种指令出现的次数;

这时,CPU性能公式为:

 

5.摩尔定律(常考)

集成电路芯片上所集成的晶体管数目每隔18个月就翻一番。

6.冯·诺依曼结构

(1)五个组成部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

(2)现代计算机主要从以下两方面对冯诺依曼结构计算机改进:

ⅰ.从以运算器为中心,改为以控制器为核心

ⅱ.程序和数据不再以分离的方式进行存储

7.指令集两个分类

精简指令集(RISC),复杂指令集(CISC)

8.1从处理数据的角度看,并行性从低到高分为几个等级:

(1)字串位串(2)字串位并(3)字并位串(4)全并行

8.2从执行程序的角度看,并行性从低到高分为几个等级:

(1)指令内部并行(2)指令级并行(3)线程级并行

(4)任务级或过程级并行(5)作业或程序级并行

9.提高并行性的技术途径:

(1)时间重叠、(2)资源重复、(3)资源共享

标签:计算机系统,指令流,概念,改进,指令,时间,执行,CPU,结构
From: https://www.cnblogs.com/sparse-shadow/p/17522547.html

相关文章

  • 嵌入式 Linux 开发基本概念
    交流群一:QQ群:869222007(鸿蒙开发/Linux/嵌入式/驱动/资料下载)交流群二:QQ群:536785813(单片机-嵌入式)公 众 号:百问科技版本日期作者说明V12020韦东山技术文档1.2.1嵌入式Linux开发有哪些内容?嵌入式Linux系统,就相当于一套完整的PC软件系统。Windows为例:①电脑一开机,那些界......
  • vue+elementui实现树形结构表格且合并同一个children的单元格
    1、实现效果2、结构代码(给table添加classname)3、通过设置css实现合并同一个children的单元格.nonRelationalDatabase{//去除横向边框::v-deep.el-table__row{  td{   border-bottom:none!important;  } }//......
  • 在凸优化中,标准形式的概念是什么?为什么我们需要它?
    在凸优化中,标准形式(StandardForm)是指将一个凸优化问题转化为一种特定的标准形式表示。标准形式包括以下几个要素:目标函数:要求最小化的凸函数。约束条件:一组线性等式和不等式约束。变量限制:对变量的非负性约束。标准形式的转化是为了方便问题的求解和分析,其原因有以下几点:......
  • mysql的表结构导出成word文档
     pararent的pow.xml<properties><maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source><maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourc......
  • Java|Spring Boot 一些名词和常用概念(1)
    JVMJVM(JavaVirtualMachine)is anabstractmachinethatenablesyourcomputertorunaJavaprogram.WhenyouruntheJavaprogram,JavacompilerfirstcompilesyourJavacodetobytecode.Then,theJVMtranslatesbytecodeintonativemachinecode(set......
  • ShardingJDBC 01_概念及主要功能
    1ShardingJDBC是什么Sharding-JDBC是ApacheShardingSphere生态圈中一款开源的分布式数据库第三方组件。ShardingSphere由Sharding-JDBC、Sharding-Proxy和Sharding-Sidecar3款相互独立的产品组成。它们均提供标准化的数据分片、分布式事务和数据库治理功能,适用于Java......
  • JavaScript 算法和数据结构之——基础JavaScript 笔记
    做整理是为了知识更加系统一些,遂记录参考资料js基础算法JavaScript字符串可以用单引号或双引号查找字符串长度.length空格符也会计算在内使用方括号查找字符串中的第一个字符方括号表示法(Bracketnotation)是一种在字符串中的特定index(索引)处获取字符的方法xxx[0]获取......
  • Kafka—生产者和消费者的内部结构
    生产者将数据发布到Kafka主题的应用程序称为生产者。应用程序集成了一个Kafka客户端库来写入Kafka。编写过程从创建ProducerRecird开始。KafkaProducers中的组件/流程拦截器——可以在发送之前改变记录的拦截器,例如Claim-check-interceptor。生产者元数据——管理生产者所需......
  • C++ 数据结构
    C++数据结构C/C++数组允许定义可存储相同类型数据项的变量,但是结构是C++中另一种用户自定义的可用的数据类型,它允许您存储不同类型的数据项。结构用于表示一条记录,假设您想要跟踪图书馆中书本的动态,您可能需要跟踪每本书的下列属性:Title:标题Author:作者Subject:类目......
  • Kafka—生产者和消费者的内部结构
     生产者将数据发布到Kafka主题的应用程序称为生产者。应用程序集成了一个Kafka客户端库来写入Kafka。编写过程从创建ProducerRecird开始。 KafkaProducers中的组件/流程拦截器——可以在发送之前改变记录的拦截器,例如Claim-check-interceptor。生产者元数据—......