【系统分析师】12. 计算机组成与体系结构


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一般占据6分分值

课程内容提要

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编码及浮点数运算

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在计算机中，基数不存储，因为基数在计算机里面是2（二进制）

Flynn分类法

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I（Instructions）: 指令 D（Data）：数据

S: 单个（Single） M：多个（Multiple）

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AD

CISC与RISC

指令系统的分类：复杂指令集 、 精简指令集

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寄存器过多是精简指令集的特点

C

流水线

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流水线的建立时间是一个流水线完成的时间，流水线建立后，其取指、分析、执行花费时间最多的时间就是流水线周期。

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考试时如果没有理论公式的答案，就选实践公式的。

串行执行也就是顺序执行

  1. 4
  2. (3 + 2 + 4) * 10 = 90
  3. 3 + 2 + 4 + (10 - 1) * 4 = 45

对于度为2的超标量流水线，其执行时间为 3+2+4+(10/2-1)*4

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度为2的超标量流水线

流水线吞吐率

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流水线加速比

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流水线加速比一般大于1

流水线最大加速比 = k （分段数）

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1+1+1+(16-1)*1 = 18

1+1+1+(16/4-1)*1 = 6

指令条数不能整除需要向上取整，例如15条指令对应的流水线条数为 Math.ceil(15/4)

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存储系统

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Cache

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例题详解

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B C

理论依据是局部性原理

辅存也是外部存储的意思

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程序运行时可能存在大小不够用的情况，就需要使用页面淘汰算法

淘汰算法中还有一种LFU的算法，即统计使用次数，使用次数最少的被淘汰

映射方式是由硬件直接完成的，具体见下图

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将主存和Cache都划分为相同大小的页，也称之为块

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A B

主存

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按字节编址说明一个存储单元存储的是一个字节（1Byte=8bit，一字节等于8比特）

存储总容量 = 存储单元个数*存储内容

H标识代表16进制

总容量16进制 = 8FFFFH - 84000H + 1 = C000H（注意借位就不是10了而是16，因此16-4=12=C）

把C000H转成2进制后转成10进制得到存储总容量

总容量10进制 = 48K*8bit(按字节编址)

存储芯片个数 = 总容量 / 单位容量

磁盘

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寻道时间=10*10=100ms

共需时间 = (寻道时间+旋转延迟时间+传输时间)*100 = 20200

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每个逻辑记录的旋转时间是 33/11 = 3ms

当处理完R0的时候，磁头就旋转到R1了

R0的读取和处理时间=3+3=6ms

R0之外的其他逻辑记录读取处理时间=(旋转一周的时间+读取时间+处理时间) * 需要处理的逻辑记录个数 = (3*10+3+3) * 10 = 360

因此最长时间=6+360=366

优化后的结构（右图）只需要旋转2周就可以全部读取处理完毕，因此花费时间=33*2=66

总线

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半双工

校验码

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奇偶校验（只能检错）、CRC循环校验（只能检错）、海明校验（既可以检错也可以纠错）

https://www.ionluo.cn/blog/posts/14ca2885.html#%E6%A0%A1%E9%AA%8C%E7%A0%81

3位二进制有000 100 010 001 110 101 011 111共8种，这里码字的最小距离是1（如000和010）最大距离是3（如000和111、100和011），因此码距是1。如果编码系统有10 01两种的话，码距就是2。规定编码系统就是为了提高容错能力，增加冗余信息，方便校错

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奇偶校验：信息位+校验位的1的个数为奇/偶数

循环校验：通常使用模2除法

  1. 不需要借位
  2. 中间使用异或计算（二者相同则为0，二者不同则为1）
  3. 校验方式是信息位+校验位能够被生成多项式整除

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上面的生成多项式分别是x的0-4次方的系数，作为模二除法的除数

被除数位数需要是除数的整数倍，因此这里需要补充4个0

最终计算的校验位就是 0011

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2^r>=m+r+1

r是校验码位数，m是信息位数。当给出信息位数时候，可以根据公式等到校验位数。如上图，校验位数是3的时候，校验码放置的位置就是2^0、2^1和2^2次方的位置

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2^4 >= 6 + 4 + 1, 因此r=4

可靠性分析

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B A

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D

本文作者： ionluo
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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

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