01 计算机组成原理与体系结构----02计算机结构(下)

简介: 01 计算机组成原理与体系结构----02计算机结构(下)

局部性原理

时间局部性:计算机在执行指令时会有某些时间段集中重复访问一些指令或数据

空间局部性:在访问数据时,访问某个位置后又立即访问临近的位置

工作集理论:工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合

主存

RAM,一旦电脑断电,数据会丢失

ROM,电脑断电数据不会丢失,如BIOS

H结尾为16进制

磁盘的结构和参数

磁盘中,数据存储在磁道上

存储时间=寻道时间+等待时间(平均定位时间+转动延迟)

寻道时间:指磁头移动到磁道所需的时间

等待时间:等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间

平均情况下,等待时间为磁盘转一圈的时间

磁盘被划分为11个物理块,如图所示:

磁盘的旋转周期为33ms,磁头从R0开始,读取一个扇区的时间为3ms

最短时间:读取一个扇区,处理完这个扇区后,紧接着读取下一个扇区

所以最短时间为:(3+3)* 11 = 66 ms

总线

根据总线所处的位置不同,总线通常被分成三种类型:

1.内部总线:

微机内部,各个外围的芯片和处理器之间的总线(芯片级别)

2.系统总线:

微机中,各个插件版和系统板之间的总线(插件版层级)

有,数据总线、地址总线、控制总线

3.外部总线:

微机和外部设备的总线

系统可靠性分析-串联系统与并联系统

串联系统

所有系统必须都正常运行,整个系统才能正常运行

R为系统的可靠度计算

λ为系统的失效率

并联系统

所有的系统失效,整个系统才会失效

并联系统的失效率 = 1 - 系统的可靠度

系统可靠性分析-模冗余系统和混合系统

模冗余系统

其中R1 - Rm实现相同的职能,最后的结果由表决器表决(少数服从多数)

混合系统

混合系统可以拆分成单个的串联或并联系统,计算各自的可靠度,最后在根据总线路的计算方式计算总的可靠度

差错控制–CRC与海明校验码

检错与纠错

检错:检查错误

纠错:检查错误并且纠正错误

检错与纠错通常通过添加冗余信息实现,在编码过程中通过增大码距的方式来达到相应的效果

码距

码距:

从A变化到B,需要改变的位数

校验码–循环校验码CRC

循环校验码:可以做到检错但是不能纠正有错误的编码

编码的时候在尾部加入校验信息,加入校验信息后,让编码后的数据能够与循环校验码的生成多项式相除,余数为0

加上若干个校验位,接收方校验时通过编码除生成多项式,余数为0则正确,不为0则出现错误

编码除生成多项式采用模2除法,按位做异或操作

模2除法:在做除法运算的过程中不计其进位的除法

最终得到的编码与生成多项式进行模2除法,结果余数为0则正确,反之错误

校验码–海明校验码

校验位位于2^n的位置,其他位置为信息位

收到的信息计算出校验码,与0进行异或,得到的结果即为第几位错误

原来编码:1010101

收到信息:1011101

收到的信息计算出的校验码为100,与0异或,结果为100,即第四位出现错误

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