六、 CISC与RISC
(注:下图来自前言中up主视频)
(说明:重点记忆此图。一般而言,CISC和RISC都支持流水线技术,但是CISC不适合采用流水线技术)
七、流水线
1、流水线的基本概念
2、流水线计算
3、流水线吞吐率计算
1)吞吐率基本概念
2)流水线最大吞吐率
4、流水线的加速比
5、流水线的效率
1)基本概念
2)计算公式
(每一个工作段时长相等的流水线效率最高)
八、计算机层次化存储结构
(从上到下储存容量增大)
(Cache不是必须的,但是有了它,速度得到极大提高)
(注:下图来自《软件设计师教程》(第5版)(褚华、霍秋艳主编,清华大学出版社))
(说明:存储系统的层次结构)
真题链接
相联存储器 是按内容访问的存储器。
常用的虚拟存储器由 主存-辅存 两级存储器组成。
计算机系统的主存主要是由 DRAM 构成的。
DRAM 是一种需要通过周期性刷新来保持数据的存储器件。
计算机采用分级存储体系的主要目的是为了解决 存储容量、成本和速度之间的矛盾。
九、Cache的基本概念
1、Cache相关内容
2、命中率与失效率
(Cache容量越大,则命中率越高。(非线性提高))
高速缓存中的地址影像方法(补充)
1. 直接影像
(注:下图来自《软件设计师教程》(第5版)(褚华、霍秋艳主编,清华大学出版社))
(说明:直接映像方式)
2. 全相联映象
(注:下图来自《软件设计师教程》(第5版)(褚华、霍秋艳主编,清华大学出版社))
(说明:全相联映像方式)
真题链接
Cache的地址映像方式中,发生块冲突次数最小的是 全相联映像。
主存与Cache的地址映射方式中,全相联方式 可以实现主存任意一块装入Cache中任意位置,只有装满才需要替换。
设置Cache的主要目的是 提高CPU访问主存数据或指令的效率。
在程序执行过程中,Cache与主存的地址映像 由硬件自动完成。(重点)
十、时间局部性和空间局部性
时间局部性:如果程序中的某条指令一旦执行,不久以后该指令可能再次执行;如果某数据被访问过,不久以后该数据可能再次被访问。原因:在程序中存在着大量的循环操作。(被引用过一次的存储器位置在未来会被多次引用(通常在循环中))。
空间局部性:一旦程序访问了某个存储单元,在不久之后,其附近的存储单元也将被访问,即程序在一段时间内所访问的地址,可能集中在一定的范围之内,原因:指令通常是顺序存放、顺序执行的,数据也一般是以向量、数组、表等形式簇聚存储的。(如果一个存储器的位置被引用,那么将来他附近的位置也会被引用)。
工作集理论:工作集是进行运行时被频繁访问的页面集合。