计组期末

2023-12-22

第三章

加减指令执行后标志位的变化

过程调用的执行步骤、指针变化、入口参数(综合考)

数组访问

第五章 程序的执行

流水线技术:计算非流水线和流水线下指令执行的时间、吞吐率(应用)

串行方式

流水线方式

五段流水线:

  1. 取指令(IF):根据PC的值从存储器取出指令
  2. 指令译码(ID):产生指令执行所需的控制信号
  3. 取操作数(OF):读取存储器操作数或寄存器操作数
  4. 执行(EX):对操作数完成指定操作
  5. 写回(WB):将操作结果写入存储器或寄存器

单周期数据通路

单周期

流水线数据通路

流水线

1ns=1000ps

1GIPS=1*10^9

流水线方式不一定缩短一条指令的执行。

流水线划分的越均匀越好。在比较均匀的情况下可以大大提高吞吐率。

指令流水段个数以最复杂指令所用的功能段个数为准;流水段的长度以最复杂功能段的操作时间为准。

什么样的指令集有利于流水线执行?

总之,规整、简单和一致等特性有利于指令的流水线规划

精简指令集、复杂指令集的特点

精简指令集计算机(CISC):

  1. 指令系统复杂
  2. 指令周期长
  3. 各种指令都能访问存储器
  4. 采用微程序控制
  5. 难以进行编译优化来生成高效目标代码

缺陷:日趋庞大的指令系统不但使计算机的研制周期变长,而且难以保证设计的正确性,难以调试和维护,并且因指令操作复杂而增加机器周期,从而降低了系统性能

复杂指令计算机(RISC):

  1. 指令少
  2. 简化的指令系统
  3. 以RR方式工作
  4. 采用指令流水线技术,大部分指令在一个时钟周期内完成
  5. 采用大量通用寄存器,以减少访存次数
  6. 采用硬件连线控制器,不用或少用微程序控制
  7. 实现细节对机器级程序可见

吞吐率 流水线的性能指标

吞吐率

第六章 层次结构存储系统

存储器分类

按存取方式分类

按断电后信息的可保存性分类

基本概念区分

层次化结构

层次化结构

引脚复用技术

主存的扩展(应用)

  1. 位扩展
  2. 字扩展
  3. 字、位同时扩展

磁盘的相关概念

磁头:每个盘片的两面各有一个磁头,因此磁头号就等于盘面号

磁区:每个磁道被分为若干个磁区,以扇区为单位进行磁盘读写

磁道:磁头和盘片相对运动形成的圆构成一个磁道

柱面:多个盘片上相同的磁道形成一个柱面

外存平均响应时间/存取时间(应用)

响应时间=排队延迟+控制器时间+寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间

存取时间=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间

平均存取时间=平均寻道时间+平均旋转等待时间+数据传输时间

程序访问局部性原理会判别

程序访问局部性

命中率

命中(Hit):CPU访问单元所在块在Cache中

命中率(Hit Rate):在Cache中命中的概率,命中次数与总访问次数之比

命中时间(Hit Time):命中时,CPU在Cache直接存取信息,所用的时间开销

不命中(Miss):COU访问单元所在块不在Cache中

缺失率:1-(Hit Rate)

Cache映射方式(应用)