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计算机组成与体系结构--2.6:总线系统,2.7:寻址方式,2.8:CISC与RISC

时间:2024-04-01 23:33:29浏览次数:22  
标签:操作数 寻址 2.8 -- 总线 RISC MTBF 指令 流水线

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2.6:总线系统

按照连接对象分为:内总线(又称为系统总线,各功能部件之间的传输通路)和外总线(又称通信总

线,是系统之间或是计算机主机与外围设备之间的传输通路)

按照通信仿式分为:串行总线(数据按位依次传输)和并行总线(多位数据同时并行线传输)

1.总线分类.

数据总线(Data Bus) :在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。

地址总线(Address Bus) :用来指定在RAM (Random Access Memory)之中储存的数据的地址。

控制总线(Control Bus) :将微处理器控制单元(Control Unit)的信号,传送到周边设备。

2.7:寻址方式

1:指令的基本概念
一条指令就是机器语言的一个语句,它是一组有意义的二进制代码,指令的基本格式如下:

指令的生命周期分为:取指、分析和执行三个阶段。

CPU执行指令的过程,会根据时序部件发出的时钟信号进行操作。在取指令阶段读取的是指令;在

分析和执行指令时,如果需要操作数,则读取操作数。

故CPU依据此来区分在内存中以二进制编码形式存放的指令和数据

立即寻址方式

特点:操作数直接在指令中,速度快,灵活性差。 

直接寻址方式

特点:指令中存放的是操作数的地址。

间接寻址方式

特点:指令中存放了-一个地址,这个地址,对应的内容是操作数的地址。 

寄存器寻址方式

特点:寄存器存放操作数。 

寄存器间接寻址方式

特点:寄存器内存放的是操作数的地址。

2.8:CISC与RISC 

CISC与RISC比较,分哪些维度?

指令数量,指令使用频率,寻址方式,寄存器,流水线支持,高级语言支持。

CISC:复杂,指令数多,频率差别大,多寻址。

RISC:精简,指令数量少,操作寄存器,单周期,少寻址,多通用寄存器,流水线。 

2.9:流水线技术

1.概念

        相关参数计算:流水线执行时间计算、流水线吞吐率、 流水线加速比、流水线效率等。

注:目前软件设计师考试主要关注执行时间和吞吐率计算,其他参数暂未考查。

        流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的-种准并行处理实现技术。各种部件同时处

理是针对不同指令而言的,它们可同时为多条指令的不同部分进行工作,以提高各部件的利用率和

指令的平均执行速度。

2.流水线计算 

流水线周期为执行时间最长的一段,记作tmax

流水线计算公式为:

1条指令执行时间+ (指令条数-1) *流水线周期

2.流水线吞吐率计算

        流水线的吞吐率(Through Put rate, TP) 是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的

结果数量。 

2.10:可靠性

 1.可靠性指标

平均无故障时间→ (MTTF) MTTF=1/λ, λ为失效率

平均故障修复时间→ (MTTR) MTTR=1/μ,μ为修复率

平均故障间隔时间→ (MTBF) MTBF=MTTR+MTTF

在实际应用中,-般MTTR很小,所以通常认为MTBF≈MTTF。

可靠性可以用MTTF/ (1+MTTF) 来度量。

可用性可以用MTBF/ (1+MTBF)来度量。

可维护性可以用1/ (1+MTTR)来度量。

2.串联系统与并联系统可靠性计算

串联系统:

并联系统:

 N模混合系统:

3.相关参数计算

(1) 失效率计算

比如:,假设统100计重机,在规定的条件下工作0时,其中10合故障。

其失效率λ=10/ (1000*1000) =1*10^{-5}

(2)千小时可靠度计算

千小时可靠性R(t)= 1-t*\gamma = 1-1000*(1*10^{-5})= 1-0.01=0.99

(3)平均故障间隔时间MTBF

平均故障间隔时间MTBF=1/λ=10^{5}小时 

标签:操作数,寻址,2.8,--,总线,RISC,MTBF,指令,流水线
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