計算機系統結構 計算機系統結構的分類 筆記

2021-10-12 08:24:57 字數 2566 閱讀 6500

一、flynn分類法

1、 指令流——機器執行的指令序列

2、資料流——指令呼叫的資料序列,包括輸入資料和中間結果

單指令單資料流(single instruction stream and single data stream,sisd)

二、cisc與risc

1、 cisc(complex instruction set computer)複雜指令計算機

1) cisc是指採用一整套計算機指令進行操作的計算機。而後又出現了精簡指令集計 算機,它精簡了指令集,只保留了那些常用的指令,這樣計算機能以更快的速度執 行操作。

2) cisc是台式計算機系統的基本處理部件,每個微處理器的核心是執行指令的電 路。 指令由完成任務的多個步驟所組成,把數值傳送進暫存器或進行相加運算。

2、risc(reduced instruction set computing) 精簡指令集計算機

1) 一種指令長度較短的計算機,其執行速度比cisc要快。risc和 cisc是 cpu 從指令集的特點上可以分為兩類 :cisc 和 risc 。

三、層次化儲存結構

1、寄存

器(記憶體階層中的最頂端)

1) 暫存器,是積體電路中非常重要的一種儲存單元,通常由觸發器組成。在 積體電路設計中,暫存器可分為電路內部使用的暫存器和充當內外部介面 的暫存器這兩類。內部暫存器不能被外部電路或軟體訪問,只是為內部電 路的實現儲存功能或滿足電路的時序要求。而介面暫存器可以同時被內部 電路和外部電路或軟體訪問,cpu中的暫存器就是其中一種,作為軟硬體 的介面,為廣泛的通用程式設計使用者所熟知。

2) 暫存器的基本單元是 d觸發器,按照其用途分為基本暫存器和移位暫存器

2、 cache(高階緩衝儲存器)

1)它是位於cpu與記憶體間的一種容量較小但速度很高的儲存器

2)當cpu直接從記憶體中訪問資料時要等待一定時間週期,而cache則可以儲存cpu剛用過或迴圈使用的一部分資料,如果cpu需要再次使用該部分資料時可從cache中直接呼叫,這樣就避免了重複訪問資料,減少了cpu的等待時間,因而提高了系統的效率

3)cache又分為l1cache(一級快取)和l2cache(二級快取)

4)cache儲存週期時間

3、主存

分類

1)隨機訪問儲存器(ram)

所謂「隨機儲存」,指的是當儲存器中的資料被讀取或寫入時,所需要的時間與這段資訊所在的位置或所寫入的位置無關。

a.dram(dynamic ram 動態ram) –sdram

b.sram(static ram,靜態)

2)唯讀儲存器(read-only memory,rom)

rom 出廠時其內容由廠家用掩膜技術寫好,只可讀出,但無法改寫。資訊已固化在儲存器中,一般用於存放系統程式bios和用於微程式控制。

a. mrom(mask rom,掩模式rom)

是一種只能讀取資料的儲存器。在製造過程中,將資料以一特製光罩 (mask)燒 錄於線路中,其資料內容在寫入後就不能更改,所以有時 又稱為「 光罩式唯讀記憶體」(mask rom)

b.prom(programmable rom,一次可以程式設計 rom)只能進行一次寫入操作

c.eprom(erasable prom,可擦除的 prom)

d. 閃速儲存器(flash memory,快閃儲存器)

編址

4、磁碟結構與引數

四、區域性性原理

在cpu訪問暫存器時,無論是訪問資料抑或訪問指令,都趨於聚集在一片連續的區域中,這就被稱為區域性性原理

1、 時間區域性性(temporal locality)

時間區域性性指的是:被引用過一次的儲存器位置在未來會被多次引用(通常在迴圈中)

2、 空間區域性性(spatial locality)

如果乙個儲存器的位置被引用,那麼將來他附近的位置也會被引用

3、 工作集理論

工作集是程序執行時被頻繁訪問的頁面集合

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