计算机体系结构:计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。其中计算机理论组成部分并不单与某一个实际硬件相挂钩,如存储部分就包括寄存器、内存、硬盘等。
第一章:
层次结构: 层次结构(hierarchy)是一种操作系统的组织结构,其提供了一种隔离操作系统各层功能的模型
Amdahl定律 :Amdahl定律描述了在一个系统中,基于可并行化和串行化的组件各自 所占的比重,程序通过获得额外的计算资源,理论上能够加速多少。
存储程序计算机: 冯诺依曼计算机
计算机操作系统:一般都具有并发、共享、虚拟和异步这四个基本特征。其中,并发特征是操作系统最重要的特征,其它三个特征都是以并发特征为前提的。并发性 (Concurrence) 是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。通常的程序是静态实体(Passive Entity),在多道程序系统中,它们是不能独立运行的,更不能和其它程序并发执行。在操作系统中引入进程,就是为了使多个程序能并发执行。
并行性和并发性的区别:并发的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU)在若干道程序之间多路复用,并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。并发性是关于软件过程分解成进程、线程并处理相关的效率、原子性、同步和调度问题。
实现并发技术的关键之一是如何对系统内的多个活动(进程)进行切换。
并行的时间或者活动一定是并发的,但是反之并发的时间或者活动未必是并行的。并行性是并发性的特例,而并发性是并行性的基本。
实行并行性的原因,由于计算机和外部的设备不匹配,输入和输出极大地影响了效率。例如一台计算机的内存里只有一个程序在运行,该程序还不能处理它未拥有的数据,并且只有在它获得数据后,它可以继续执行下一步操作,要延续这个程序必须等待输入或输出。既然这个程序控制着个计算机,那么计算机也必须等待。使得一个计算机等待时间要远超过它处理数据时花的时间。为什么不把两个程序同时放进内存。一旦如此,程序A等待数据时,处理器就可以转向程序B。还可以继续推广,有两个或更多的程序装入内存以便更好的利用内存。一般来说,装入内存的程序越多,处理器的利用率也就越高,这是相对的。
FIT (故障率单位):菲特(fit 故障率单位),用来衡量正常工作的产品在规定时间t 之后,产品中丧失其规定的功能的产品所占比例,其单位是菲特(fit)。
松散耦合:学校组织结构具备很典型的松散耦合特征。
紧密耦合:紧耦合就是模块或者系统之间关系太紧密,存在相互调用。紧耦合系统的缺点在于更新一个模块的结果导致其它模块的结果变化,难以重用特定的关联模块。
cpi:表示每条计算机指令执行所需的时钟周期,有时简称为指令的平均周期数。
多处理机系统:广义上说,使用多台计算机协同工作来完成所要求的任务的计算机系统都是多处理机系统。传统的狭义多处理机系统是指利用系统内的多个CPU并行执行用户多个程序,以提高系统的吞吐量或用来进行冗余操作以提高系统的可靠性。
第二章: 指令
堆栈型机器->堆栈:在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,堆栈是两种数据结构。堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。要点:堆,队列优先,先进先出(FIFO—first in first out) [1] 。栈,先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。
累加器:在中央处理器中,累加器 (accumulator) 是一种寄存器,用来储存计算产生的中间结果。如果没有像累加器这样的寄存器,那么在每次计算 (加法,乘法,移位等等) 后就必须要把结果写回到 内存,也许马上就得读回来。然而存取主存的速度是比从算术逻辑单元到有直接路径的累加器存取更慢。
通用寄存器型机器: 寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和地址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,存器有累加器(ACC)。
寻址方式:1指令寻址:顺序寻址方式,跳跃寻址方式
2操作数寻址:隐含寻址 立即寻址 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式 相对寻址方式 基址寻址方式 变址寻址方式 块寻址方式
第三章: 流水线
流水线技术:流水线(pipeline)技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。
吞吐率:吞吐率原指一个业务系统在单位时间内提供的产量(或服务量)。在计算机或数据通信系统,指的是单位时间内通过某通信信道(a communication channel)或某个节点成功交付数据的平均速率,通常以每秒比特数(bps, bits per second )为单位。
定向技术:就是将第一条指令产生的结果通过定向技术直接给到第二条指令所在的位置,比如alu
数据相关:写后读相关,写后写相关,读后写相关
第四章: 指令级
相关性:数据相关,名相关,控制相关
名相关:指令使用的寄存器或者存储器为名,使用相同的名,但是没有数据相关,就是名相关.
以下两个都是动态调度算法
记分牌:只要指令运行所需的资源满足并且没有数据堵塞,就应该允许指令乱序执行.
tomasub算法:将记分牌的关键部分和寄存器换名技术结合在一起,其基本的核心都是通过寄存器换名来消除写后写和先读后写相关而肯恩那个引发的流水堵塞
第五章: 存储
寄存器:是中央处理器内的组成部分,是有限的高速存储部件
写直达法: 写直达法(write through),又称直写法,是指写cache时,cache与主存同时发生写修改
写回法: 当CPU对cache写命中时,只修改cache的内容不立即写入主存,只当此行被换出时才写回主存。
写一次法:写一次法是一种基于写回法又结合了写直达法的写策略,即写命中和写未命中的处理与写回法基本相 同,只是第一次写命中时要同时写入主存。
改进cache的性能:降低失效率,减少失效开销,减少cache命中的时间
cache的写命中:CPU把待处理的数据或已处理的数据存入缓存指定的地址中,如果要处理的数据已经存在此地址了,就叫作写命中,此时,修改Cache,并置互斥状态为修改状态,要注意到,如果命中前是共享的,命中后依然共享。如果写未命中,就转到内存地址访问。
请求字处理技术:从下一级存储器调入Cache的块中,只有一个字是立即需要的。这个字称为请求字。请求字处理技术正是着眼于这种每次调块时CPU只用到请求字的特性。当CPU所请求的字到达时,不等整个块都调入Cache,就可以把该字发送给CPU并重启动CPU。
多体交叉存储器:在存储系统中采用多个DRAM,并利用它们潜在的并行性,可以把存储芯片组织为多个体,并让他们并行工作。从而能一次读或写多个字,存储器内的各个体是按字交叉的。
第六章: i/o
I/O通道:I/O通道(I/O Channel)设备的引入实际上,I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力,并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。但I/O通道又与一般的处理机不同,主要表现在以下两个方面:一是其指令类型单一,这是由于通道硬件比较简单,其所能执行的命令,主要局限于与I/O操作有关的指令;再就是通道没有自己的内存,通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的,换言之,是通道与CPU共享内存。
处理机 :处理机包括中央处理器,主存储器,输入-输出接口,加接外围设备就构成完整的计算机系统
异步IO :异步IO的概念和同步IO相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。在一个CPU密集型的应用中,有一些需要处理的数据可能放在磁盘上。预先知道这些数 据的位置,所以预先发起异步IO读请求。等到真正需要用到这些数据的时候,再等待异步IO完成。使用了异步IO,在发起IO请求到实际使用数据这段时间 内,程序还可以继续做其他事情
第七章:
路由:路由(routing)是指分组从源到目的地时,决定端到端路径的网络范围的进程 [1] 。路由工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。虽然路由器可以支持多种协议(如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议),但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端口,至少拥有1个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳地址,并且重写链路层数据包头实现转发数据包。路由器通过动态维护路由表来反映当前的网络拓扑,并通过网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表。
cache状态:共享,未缓冲,专有
互联网络:将对称式系统或者分布式系统中的节点连接起来的所构成的网络,节点可能是处理器,存储器或者其他设备
第一章:
层次结构: 层次结构(hierarchy)是一种操作系统的组织结构,其提供了一种隔离操作系统各层功能的模型
Amdahl定律 :Amdahl定律描述了在一个系统中,基于可并行化和串行化的组件各自 所占的比重,程序通过获得额外的计算资源,理论上能够加速多少。
存储程序计算机: 冯诺依曼计算机
计算机操作系统:一般都具有并发、共享、虚拟和异步这四个基本特征。其中,并发特征是操作系统最重要的特征,其它三个特征都是以并发特征为前提的。并发性 (Concurrence) 是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。通常的程序是静态实体(Passive Entity),在多道程序系统中,它们是不能独立运行的,更不能和其它程序并发执行。在操作系统中引入进程,就是为了使多个程序能并发执行。
并行性和并发性的区别:并发的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU)在若干道程序之间多路复用,并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。并发性是关于软件过程分解成进程、线程并处理相关的效率、原子性、同步和调度问题。
实现并发技术的关键之一是如何对系统内的多个活动(进程)进行切换。
并行的时间或者活动一定是并发的,但是反之并发的时间或者活动未必是并行的。并行性是并发性的特例,而并发性是并行性的基本。
实行并行性的原因,由于计算机和外部的设备不匹配,输入和输出极大地影响了效率。例如一台计算机的内存里只有一个程序在运行,该程序还不能处理它未拥有的数据,并且只有在它获得数据后,它可以继续执行下一步操作,要延续这个程序必须等待输入或输出。既然这个程序控制着个计算机,那么计算机也必须等待。使得一个计算机等待时间要远超过它处理数据时花的时间。为什么不把两个程序同时放进内存。一旦如此,程序A等待数据时,处理器就可以转向程序B。还可以继续推广,有两个或更多的程序装入内存以便更好的利用内存。一般来说,装入内存的程序越多,处理器的利用率也就越高,这是相对的。
FIT (故障率单位):菲特(fit 故障率单位),用来衡量正常工作的产品在规定时间t 之后,产品中丧失其规定的功能的产品所占比例,其单位是菲特(fit)。
松散耦合:学校组织结构具备很典型的松散耦合特征。
紧密耦合:紧耦合就是模块或者系统之间关系太紧密,存在相互调用。紧耦合系统的缺点在于更新一个模块的结果导致其它模块的结果变化,难以重用特定的关联模块。
cpi:表示每条计算机指令执行所需的时钟周期,有时简称为指令的平均周期数。
多处理机系统:广义上说,使用多台计算机协同工作来完成所要求的任务的计算机系统都是多处理机系统。传统的狭义多处理机系统是指利用系统内的多个CPU并行执行用户多个程序,以提高系统的吞吐量或用来进行冗余操作以提高系统的可靠性。
第二章: 指令
堆栈型机器->堆栈:在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,堆栈是两种数据结构。堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。要点:堆,队列优先,先进先出(FIFO—first in first out) [1] 。栈,先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。
累加器:在中央处理器中,累加器 (accumulator) 是一种寄存器,用来储存计算产生的中间结果。如果没有像累加器这样的寄存器,那么在每次计算 (加法,乘法,移位等等) 后就必须要把结果写回到 内存,也许马上就得读回来。然而存取主存的速度是比从算术逻辑单元到有直接路径的累加器存取更慢。
通用寄存器型机器: 寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和地址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,存器有累加器(ACC)。
寻址方式:1指令寻址:顺序寻址方式,跳跃寻址方式
2操作数寻址:隐含寻址 立即寻址 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式 相对寻址方式 基址寻址方式 变址寻址方式 块寻址方式
第三章: 流水线
流水线技术:流水线(pipeline)技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。
吞吐率:吞吐率原指一个业务系统在单位时间内提供的产量(或服务量)。在计算机或数据通信系统,指的是单位时间内通过某通信信道(a communication channel)或某个节点成功交付数据的平均速率,通常以每秒比特数(bps, bits per second )为单位。
定向技术:就是将第一条指令产生的结果通过定向技术直接给到第二条指令所在的位置,比如alu
数据相关:写后读相关,写后写相关,读后写相关
第四章: 指令级
相关性:数据相关,名相关,控制相关
名相关:指令使用的寄存器或者存储器为名,使用相同的名,但是没有数据相关,就是名相关.
以下两个都是动态调度算法
记分牌:只要指令运行所需的资源满足并且没有数据堵塞,就应该允许指令乱序执行.
tomasub算法:将记分牌的关键部分和寄存器换名技术结合在一起,其基本的核心都是通过寄存器换名来消除写后写和先读后写相关而肯恩那个引发的流水堵塞
第五章: 存储
寄存器:是中央处理器内的组成部分,是有限的高速存储部件
写直达法: 写直达法(write through),又称直写法,是指写cache时,cache与主存同时发生写修改
写回法: 当CPU对cache写命中时,只修改cache的内容不立即写入主存,只当此行被换出时才写回主存。
写一次法:写一次法是一种基于写回法又结合了写直达法的写策略,即写命中和写未命中的处理与写回法基本相 同,只是第一次写命中时要同时写入主存。
改进cache的性能:降低失效率,减少失效开销,减少cache命中的时间
cache的写命中:CPU把待处理的数据或已处理的数据存入缓存指定的地址中,如果要处理的数据已经存在此地址了,就叫作写命中,此时,修改Cache,并置互斥状态为修改状态,要注意到,如果命中前是共享的,命中后依然共享。如果写未命中,就转到内存地址访问。
请求字处理技术:从下一级存储器调入Cache的块中,只有一个字是立即需要的。这个字称为请求字。请求字处理技术正是着眼于这种每次调块时CPU只用到请求字的特性。当CPU所请求的字到达时,不等整个块都调入Cache,就可以把该字发送给CPU并重启动CPU。
多体交叉存储器:在存储系统中采用多个DRAM,并利用它们潜在的并行性,可以把存储芯片组织为多个体,并让他们并行工作。从而能一次读或写多个字,存储器内的各个体是按字交叉的。
第六章: i/o
I/O通道:I/O通道(I/O Channel)设备的引入实际上,I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O指令的能力,并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。但I/O通道又与一般的处理机不同,主要表现在以下两个方面:一是其指令类型单一,这是由于通道硬件比较简单,其所能执行的命令,主要局限于与I/O操作有关的指令;再就是通道没有自己的内存,通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的,换言之,是通道与CPU共享内存。
处理机 :处理机包括中央处理器,主存储器,输入-输出接口,加接外围设备就构成完整的计算机系统
异步IO :异步IO的概念和同步IO相对。当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过状态、通知和回调来通知调用者。在一个CPU密集型的应用中,有一些需要处理的数据可能放在磁盘上。预先知道这些数 据的位置,所以预先发起异步IO读请求。等到真正需要用到这些数据的时候,再等待异步IO完成。使用了异步IO,在发起IO请求到实际使用数据这段时间 内,程序还可以继续做其他事情
第七章:
路由:路由(routing)是指分组从源到目的地时,决定端到端路径的网络范围的进程 [1] 。路由工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。虽然路由器可以支持多种协议(如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议),但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端口,至少拥有1个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳地址,并且重写链路层数据包头实现转发数据包。路由器通过动态维护路由表来反映当前的网络拓扑,并通过网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表。
cache状态:共享,未缓冲,专有
互联网络:将对称式系统或者分布式系统中的节点连接起来的所构成的网络,节点可能是处理器,存储器或者其他设备