計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程考核說明(文件)
【正文】 輔第三章存儲系統(tǒng) 一、基本概念 1．存儲系統(tǒng)的定義 存儲系統(tǒng)是指兩個或兩個以上速度、容量和價格各不相同的存儲器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來而成的系統(tǒng)。 (2)存儲器容量 第i層的字節(jié)或字的數(shù)量。 (2)存儲器容量 第i層的字節(jié)或字的數(shù)量。所有的信息最初放在最外層。 維護一致性的兩種策略：寫直達(dá)和寫回。 (3)局部性 時間局部性： 最近的訪問項很可能在不久的將來再次被訪問。 本章主要論述兩個二級層次存儲系統(tǒng)cache和虛擬存儲器。頁面替換算法主要有RAND、FIFO、LRU、LFU和OPT等算法。 8．影響主存命中率的主要因素有 (1)程序在執(zhí)行過程中的頁地址流分布情況 (2)所采用的頁面替換算法 (3)頁面大小 (4)主存儲器的容量 (5)所采用的頁面調(diào)度方法 9．Cache的命中率主要與如下幾個因素有關(guān) (1)程序在執(zhí)行過程中的地址流分布情況 (2)當(dāng)發(fā)生Cache塊失效時，所采用的替換算法 (3)Cache的容量 (4)在組相聯(lián)映象方式中，塊的大小和分組的數(shù)目 (5)所采用的Cache預(yù)取算法等。 (3)基本的輸入輸出方式有三種：程序控制輸入輸出方式、直接存儲器訪問方式(DMA)和中斷輸入輸出方式。 (6)中斷輸入輸出方式使得CPU與外圍設(shè)備可以并行工作，并可以處理例外事件。通道通過執(zhí)行通道程序?qū)崿F(xiàn)對IO系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制。字節(jié)多路通道常用于連接低速或中速的設(shè)備，選擇通道和數(shù)據(jù)多路通道用于連接高速設(shè)備。三種通道的最大流量計算公式如下： (5)字節(jié)多路通道的實際流量是指連接在這個通道上的所有設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸率之和。輸入輸出處理機是一臺獨立的處理機，具有一定的運算功能。指令的執(zhí)行過程可以，被分解為相互獨立的幾個階段(取指令，分析指令，執(zhí)行指令)，采用重疊執(zhí)行方式，使每個功能段相對獨立地運行，就能提高運行速度。流水線的工作可以用時空圖來描述。 3．流水線韻性能分析 衡量流水線性能的主要指標(biāo)有吞吐率，加速比，效率。 15 / 15。 流水線的加速比S指完成一批任務(wù)，不使用流水線所用的時間與使用流水線所用的時間之比稱為流水線的加速比：其中T0指順序執(zhí)行所用的時間，n時使用流水線的執(zhí)行時間。根據(jù)不同的角度，流水線可以被劃分成以下的類別：線性流水線，非線性流水線，指令流水線。對數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)的分析和解決辦法是整個預(yù)處理技術(shù)的核心。第五章標(biāo)量處理機 一、基本概念 1．先行控制技術(shù)(100kahead) 3．輸入輸出處理機 。 (4)通道的流量是指一個通道在數(shù)據(jù)傳送期間內(nèi)，單位時間內(nèi)能夠傳送的最大數(shù)據(jù)量。直到數(shù)據(jù)交換過程結(jié)束向CPU發(fā)出中斷請求，CPU才進行通道結(jié)束處理工作。 2．通道處理機(1)在大型計算機系統(tǒng)中，為把對外圍設(shè)備的管理工作從CPU中分離出來，普遍采用通道處理機技術(shù)。 (5)直接存儲器訪問方式(DMA)主要用于連接高速外圍設(shè)備，它使得存儲器既可被CPU訪問，也可被外圍設(shè)備訪問。一般有兩種Cache更新算法，寫直達(dá)法和寫回法。Cache的替換算法有輪轉(zhuǎn)法、FIFO、LRU、LFU、比較對法和堆棧法。虛擬存儲器有段式、頁式、段頁式等地址映像與變換方法。 順序局部性：在典型程序中，除轉(zhuǎn)移指令產(chǎn)生不按次序的轉(zhuǎn)移外，指令都是順序進行的。改了一個字，在外層中必須立即加以修改。 (2)一致性 同一個信息項在后繼存儲器層次上的副本是一致的。 (5)傳輸單位 相鄰兩層之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧６?如字、塊、頁等)。 (5)傳輸單位 相鄰兩層之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧６?如字、塊、頁等)。程序訪問的局部性原理是層次存儲系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)。MIPS表示每秒百萬指令條數(shù)。時間上的局部性是指最近訪問過的代碼是不久將被訪問的代碼。 8．訪問的局部性原理：程序往往重復(fù)使用它剛剛使用過的數(shù)據(jù)和指令。 5．透明性，本來存在的事物或?qū)傩?，從某種角度看似乎不存在，例如：浮點數(shù)表示、乘法指令對高級語言程序員、應(yīng)用程序員透明對匯編語言程序員、機器語言程序員不透明。不同的組成只是性能和價格不同。指機器語言的程序員編寫出能夠在機器上正確運行的程序所必須了解到的功能特性(指令系統(tǒng)及其執(zhí)行模式)；數(shù)據(jù)
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