計算機系統基礎,MSE, 復旦大學 2016/11/20,占總分150分中的40分 完整考點掌握有一定難度 建議 量力而行,參考教材,深入理解計算機系統，第2版 Randal E.Bryant, David O'Hallaron 龔奕利，雷迎春 機械工業出版社 Computer Systems: A Programmer's Perspective (2nd Edition),2,參考教材,計算機系統基礎 袁春風 機械工業出版社 深入理解計算機系統的子集,3,課程概要,程序的結構和執行 處理器的結構 存儲系統 程序性能的優化 程序在系統中的運行 程序的鏈接 進程 虛擬存儲系統 程序間的通信和交互 系統I/O 網絡編程 并發編程,4,計算機的抽象模型,5,桌面計算機-IA32,6,桌面計算機-Core i7,7,計算機系統,,8,考試大綱和解讀,9,處理器系統結構,CPU中的時序電路 單周期處理器的設計 流水線處理器的基本原理 數據冒險(Data Hazard)的處理 流水線設計中的其它問題,10,解讀-基礎,信息在計算機上的表示 整數 浮點數 數據的大小和順序(大小端) 程序的表示(匯編指令) 數據訪問 算術和邏輯運算 數組的表示和訪問 復雜數據結構的表示 程序動態表示 控制 過程調用 棧 參數傳遞,11,解讀,指令集 格式 電路的基本概念 邏輯門 組合電路 時鐘 順序電路 時序 階段 流水線,12,存儲器結構,存儲器層級結構 局部性 計算機高速緩存器(Cache)的原理 高速緩存對系統性能的影響,13,解讀,不同介質的特征 高速緩存 內存 外存 程序運行的局部性 指令 數據 高速緩存對程序性能的影響 命中率 高速緩存的形式 直接映射 全相關 組相關,14,優化程序性能,優化程序性能 編譯器優化的能力和局限 程序性能的表示 應用特性(體系結構無關)的優化 體系結構相關的優化 限制因素 發現和消除性能瓶頸,15,解讀,理解程序的執行 過程/函數調用的代價 編譯器優化的局限 程序的正確性 結構無關的優化 消除循環的低效 減少函數調用 減少不必要的內存訪問 現代處理器的理解 多功能單元 流水 周期數和時延 體系結構相關的優化 數據的依賴 提高并行 循環展開,16,虛擬存儲系統,地址空間 虛擬存儲 虛擬存儲的管理 翻譯和映射 TLB 動態內存管理 垃圾收集,17,18,解讀,地址類型 物理地址、虛擬地址 內存管理 頁 請頁 地址轉換 頁表 TLB(加速) 動態內存的管理 為什么 方法 垃圾回收 標記-清掃,19,鏈接,靜態鏈接 目標文件 符號和符號表 重定位和加載 動態鏈接庫,20,解讀,21,進程,異常 進程 進程控制 信號和信號量 進程間的通信 進程間信號量的控制,22,解讀,異常 主控流程/其他事物 中斷 進程 CPU的虛擬化 上下文 核心/用戶 信號的機制,23,并發編程,各種并發編程模式 共享變量 線程同步 其它并行問題 線程安全 可再入 競爭 死鎖,24,系統I/O,I/O概念 文件 文件操作 共享文件,25,網絡編程,網絡 客戶端/服務器模型(Client/Server) 套接字接口(Socket) HTTP請求 Web服務器,26,

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總結

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