系統結構總論

• 總目標：快
• 總原理：加快經常性事件
• 量化原理：Amdahl定理

Amdahl定理指出加快某部件執行速度所能獲得的系統性能加速比，受限于該部件的執行時間占系統總時間的百分比。

加速比 =

，加速比依賴于兩個因素：

可改進部分的執行時間在總的執行時間中所占的比例，稱為可改進比例（<=1）

可改進部分改進以后性能提高的倍速，稱為部件加速比。

加速比 =

---

指令系統

• 指令系統：用硬件實現的命令集，是軟硬件的界面（設計指令集就是決定將哪些功能由硬件實現，指令系統之上是軟件，指令系統之下是硬件）
• CISC：復雜指令系統
• RISC：精簡指令系統
• CISC，RISC都遵循加快經常性事件原理

---

處理

相關：兩條指令之間存在著某種依賴關系。如果兩條指令相關則他們可能不能在流水線中重疊 執行或者只能部分重疊

相關的三種類型：

數據相關：存在兩條指令i和j（i在前），如果j要使用i指令的結果，或者指令j要使用指令k的結果，而指令k與i數據相關，則i和j存在數據相關。

名相關：名是指令所訪問的寄存器或者存儲單元的名稱。如果兩條指令使用了相同的名，但是他們之間并沒有數據流動，則稱這兩條指令之間存在名相關。名相關有兩種（可通過換名技術解決名相關）

反相關：如果指令j所寫的名與指令i所讀的名相同，則稱指令i和j發送了反相關。（反相關指令之間的執行順序必須嚴格遵守以保證i讀的數據是正確的）

輸出相關：如果指令j和指令i所寫的名相同，則稱i和j發生了輸出相關。（順序不能顛倒，以保證最后的結果是j寫的）

控制相關：由分支指令引起的相關。（需要根據分支指令選擇執行哪個分支的上的指令）

SISD單指令流單數據流：是傳統的順序處理計算機。

采用流水線可以大大提高執行速度，擁有幾級流水線就能提高幾倍。

采用多指令流出，有多少條指令并行就能提高多少倍。

存在三個障礙，會使效率降低：（解決方法：動態調度，靜態調度）

數據沖突：相關指令靠的很近，流水線中重疊執行或者重新排序會改變指令讀寫操作的順序。數據沖突分三類：

寫后讀沖突

寫后寫沖突

讀后寫沖突

結構沖突：流水線處理機中，如果某種指令組合因為資源沖突不能正常執行，則稱有結構沖突。

控制沖突：流水線遇到分支指令和其他會改變PC值的指令所引起的沖突。

SIMD單指令流多數據流：以陣列處理機為代表

MISD多指令流單數據流：認為劃分，沒有實際機器

MIMD多指令流多數據流：多處理機

---

存儲

理想的存儲器：又大，又快，又便宜

現實的存儲器：小的快，但是貴。大的慢，但是便宜。

解決方法：使用存儲系統

存儲系統將小快的存儲器和大慢的存儲器結合起來，使其看上去像是又大，又快，又便宜。（局部性原理和加快經常性事件的原理）

局部性原理：分為時間局部性和空間局部性。CPU訪問存儲器時，無論是取指令還是存取數據，所訪問的存儲單元都趨于聚集在一個較小的連續區域中。

時間局部性：如果一個信息項正在被訪問，那么在近期它很可能還會被再次訪問。（循環，堆棧）

空間局部性：在最近的將來將用到的信息很可能與現在正在使用的信息在空間地址上是臨近的。（順序執行，數組連續存放）

cache：用SRAM和DRAM實現，解決內存不夠快的問題。（將可能要使用的程序放到SRAM里面）

虛擬存儲器：DRAM和HDD實現，解決內存不夠大的問題。

cache和虛擬存儲器結合形成又大又快的存儲系統。

RAID：冗余糾錯

---

互連網絡

部件或者結點的互連。

互連函數

性能指標：延時和帶寬

主要解決如何連接和如何傳遞信息的問題

---

一句話總結

什么是計算機系統結構的全部內容？

在Amdahl定理的指導下，通過指令系統，對數字進行處理、存儲、傳輸。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的处理机调度实验总结_计算机系统结构总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。