深入理解计算机系统-复习-清华ppt课件.ppt
《深入理解计算机系统-复习-清华ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《深入理解计算机系统-复习-清华ppt课件.ppt(70页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理Zhang,YouhuiZhang,Youhui(张悠慧张悠慧张悠慧张悠慧)2010 秋季秋季篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统课程回顾课程回顾TopicsTopicsn计算机系统结构等相关概念与范畴计算机系统结构等相关概念与范畴n数的表示数的表示n汇编语言与汇编语言与C语言语言n代码优化代码优化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此
2、,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统计算机系统结构等相关概念与范畴计算机系统结构等相关概念与范畴篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统概念概念计算机系算机系统结构构 编编写出能写出能写出能写出能够够在机器上正确运行的系在机器上正确运行的系在机器上正确运行的系在机器上正确运行的系统统程序所程序所程序所程序所 必必必必须须了解到的了解到的了解到的了解到的计计算机系算机系算机系算机系统统的属性的属性的属性的属性 研究研究研究研究计计算机系算机系算机系算机系统软统软件与硬件的功能分配,确件与硬件的功能分配,确件与硬件的功能分
3、配,确件与硬件的功能分配,确 定定定定计计算机系算机系算机系算机系统统软软件与硬件的分界面件与硬件的分界面件与硬件的分界面件与硬件的分界面 研究研究研究研究计计算机系算机系算机系算机系统统的外部特性,即程序的外部特性,即程序的外部特性,即程序的外部特性,即程序员员所看所看所看所看 到的到的到的到的计计算机系算机系算机系算机系统统属性属性属性属性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 程序程序程序程序员员看到的看到的看到的看到的计计算机系算机系算机系算机系统统属性属性属性属性数据表示:硬件直接数据表示:硬件直接数据表示:硬件直
4、接数据表示:硬件直接认别认别和和和和处处理的数据理的数据理的数据理的数据类类型型型型寻寻址技址技址技址技术术:编编址方式、址方式、址方式、址方式、寻寻址方式和定位方式址方式和定位方式址方式和定位方式址方式和定位方式寄存器定寄存器定寄存器定寄存器定义义:寄存器定:寄存器定:寄存器定:寄存器定义义、数量和使用、数量和使用、数量和使用、数量和使用规则规则指令系指令系指令系指令系统统:指令的操作:指令的操作:指令的操作:指令的操作类类型、格式、排序等型、格式、排序等型、格式、排序等型、格式、排序等存存存存储储系系系系统统:要求速度高、容量大、价格便宜:要求速度高、容量大、价格便宜:要求速度高、容量大、
5、价格便宜:要求速度高、容量大、价格便宜中断系中断系中断系中断系统统:中断:中断:中断:中断类类型、中断型、中断型、中断型、中断级别级别和响和响和响和响应应方式方式方式方式输输入入入入输输出系出系出系出系统统:数据交:数据交:数据交:数据交换换方式、交方式、交方式、交方式、交换过换过程控制程控制程控制程控制机器工作状机器工作状机器工作状机器工作状态态:定:定:定:定义义和切和切和切和切换换方式,如内核方式,如内核方式,如内核方式,如内核态态、执执行行行行态态、管理、管理、管理、管理态态和用和用和用和用户户态态等等等等篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时
6、计分系统是一种得分类型的系统概念概念计算机算机组成成 计计算机系算机系算机系算机系统统的的的的逻辑实现逻辑实现设计设计功能部件:功能部件:功能部件:功能部件:处处理器,主存理器,主存理器,主存理器,主存储储器等器等器等器等 数据通路的数据通路的数据通路的数据通路的宽宽度度度度 各种操作各种操作各种操作各种操作对对功能部件的共享程度功能部件的共享程度功能部件的共享程度功能部件的共享程度 确定功能部件的并行度确定功能部件的并行度确定功能部件的并行度确定功能部件的并行度 设计缓设计缓冲和排冲和排冲和排冲和排队队策略策略策略策略 设计设计控制机构控制机构控制机构控制机构 采用何种可靠性技采用何种可靠性
7、技采用何种可靠性技采用何种可靠性技术术概念概念概念概念汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言 用符号表示的机器语言,用符号表示的机器语言,用符号表示的机器语言,用符号表示的机器语言,可包括宏构造可包括宏构造可包括宏构造可包括宏构造篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统概念概念冯诺依曼依曼计算机算机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 特点特点特点特点:存存存存储储程序、运算器程序、运算器程序、运算器程序、运算器为为中心、集中控制中心、集中控制中心、集中控制中心
8、、集中控制 存存存存储储器是字器是字器是字器是字长长固定的、固定的、固定的、固定的、顺顺序序序序线线性性性性编编址的一址的一址的一址的一维结维结构,每个地址是唯一定构,每个地址是唯一定构,每个地址是唯一定构,每个地址是唯一定义义的的的的由指令形式的低由指令形式的低由指令形式的低由指令形式的低级级机器机器机器机器语语言言言言驱动驱动指令指令指令指令顺顺序序序序执执行,一般按照指令在存行,一般按照指令在存行,一般按照指令在存行,一般按照指令在存储储器中存放的器中存放的器中存放的器中存放的顺顺序序序序执执行,程序分支行,程序分支行,程序分支行,程序分支由由由由转转移指令移指令移指令移指令实现实现运算
9、器运算器运算器运算器为为中心,中心,中心,中心,输输入入入入输输出出出出设备设备与存与存与存与存储储器之器之器之器之间间的数据的数据的数据的数据传传送都途送都途送都途送都途经经运算器运算器运算器运算器集中控制,运算器、存集中控制,运算器、存集中控制,运算器、存集中控制,运算器、存储储器、器、器、器、输输入入入入输输出出出出设备设备的操作以及它的操作以及它的操作以及它的操作以及它们们之之之之间间的的的的联联系都由控制器控制系都由控制器控制系都由控制器控制系都由控制器控制篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 现现代代代代处处理
10、器运算速度理器运算速度理器运算速度理器运算速度计计算公式:算公式:算公式:算公式:P P Fz X IPC X TPCFz X IPC X TPC其中其中其中其中:Fz:Fz为处为处理机的工作主理机的工作主理机的工作主理机的工作主频频IPC(Instruction Per Cycle)IPC(Instruction Per Cycle)指令指令指令指令级级并行度并行度并行度并行度TPC(Threading Per Cycle)TPC(Threading Per Cycle)线线程程程程级级并行度并行度并行度并行度例如:主例如:主例如:主例如:主频频3GHz3GHz,4 4核核核核Pentium
11、4Pentium4处处理器的最高运算速度理器的最高运算速度理器的最高运算速度理器的最高运算速度为为:P P 3GHz X 4IPC X 4TPC=48GIPS 3GHz X 4IPC X 4TPC=48GIPS 即:每秒即:每秒即:每秒即:每秒钟钟480480亿亿次次次次概念概念处理器运算速度理器运算速度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 提高提高提高提高处处理器性能的主要途径理器性能的主要途径理器性能的主要途径理器性能的主要途径(1)(1)提高主提高主提高主提高主频频FzFz:增加流水增加流水增加流水增加流水线级线级数
12、,依靠数,依靠数,依靠数,依靠计计算机系算机系算机系算机系统结统结构构构构缩缩短短短短门电门电路延路延路延路延迟时间迟时间,依靠,依靠,依靠,依靠电电子技子技子技子技术术(2)(2)提高指令提高指令提高指令提高指令级级并行度并行度并行度并行度IPCIPC依靠并行算法和依靠并行算法和依靠并行算法和依靠并行算法和计计算机系算机系算机系算机系统结统结构构构构(3)(3)提高提高提高提高线线程程程程级级并行度并行度并行度并行度TPCTPC依靠并行算法、程序依靠并行算法、程序依靠并行算法、程序依靠并行算法、程序设计设计和和和和计计算机系算机系算机系算机系统结统结构构构构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时
13、间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 近期出近期出近期出近期出现现的新的新的新的新问题问题:线线延延延延迟迟大于大于大于大于门门延延延延迟迟漏漏漏漏电电流很大流很大流很大流很大功耗惊人功耗惊人功耗惊人功耗惊人 近期提高近期提高近期提高近期提高计计算机性能的途径算机性能的途径算机性能的途径算机性能的途径 只能依靠并行算法、程序只能依靠并行算法、程序只能依靠并行算法、程序只能依靠并行算法、程序设计设计和和和和计计算机系算机系算机系算机系统结统结构,不能指望构,不能指望构,不能指望构,不能指望电电子技子技子技子技术术 不不不不仅对计仅对计算机系算机系算机系算机系
14、统结统结构,而且构,而且构,而且构,而且对对并行算法、并行算法、并行算法、并行算法、软软件技件技件技件技术术和和和和计计算机算机算机算机应应用技用技用技用技术术都将都将都将都将产产生深生深生深生深远远的的的的 影响影响影响影响篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统概念概念概念概念指令执行速度指令执行速度指令执行速度指令执行速度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种
15、得分类型的系统 平均速度平均速度平均速度平均速度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统概念概念Amdahl定律定律篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统数的表示数的表示篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的
16、计时计分系统是一种得分类型的系统Bits,Bytes,and IntegersSizesofCObjects(inBytes)SizesofCObjects(inBytes)nCDataTypeTypical32-bitIntelIA32x86-64lchar111lshort222lint444llong448llonglong888lfloat444ldouble888llongdouble810/1210/16lchar*448Oranyotherpointer篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Bit-LevelO
17、perationsinCOperations&,|,AvailableinCLogicOperationsinC&,|,!View0as“False”Anythingnonzeroas“True”Alwaysreturn0or1EarlyterminationShiftOperationsLogicalvs.ArithmeticShiftamount0orwordsize篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Signed vs.Unsigned in CConstantsConstantsnBydefaultareconsi
18、deredtobesignedintegersnUnsignedifhave“U”assuffix0U,4294967259UCastingCastingnExplicitcastingbetweensigned&unsignedsameasU2TandT2Uinttx,ty;unsignedux,uy;tx=(int)ux;uy=(unsigned)ty;nImplicitcastingalsooccursviaassignmentsandprocedurecallstx=ux;uy=ty;Unsignedisdangerous!篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因
19、此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Integer C Puzzles Revisitedx0(x*2)=0 x&7=7(x30)-1xy-x=0 x0&y0 x+y0 x=0-x=0 x=0(x|-x)31=-1ux3=ux/8x3=x/8x&(x-1)!=0intx=foo();inty=bar();unsignedux=x;unsigneduy=y;Initialization篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Floating PointRepresentationRepresentationnBitst
20、orightof“binarypoint”representfractionalpowersof2nRepresentsrationalnumber:bibi1b2b1b0b1b2b3bj .1242i12i 1/21/41/82j篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统NumericalFormNumericalFormn1s M 2ElSignbitsdetermineswhethernumberisnegativeorpositivelSignificandM normallyafractionalvalueinrang
21、e1.0,2.0).lExponentEweightsvaluebypoweroftwoEncodingEncodingnMSBissignbitnexpfieldencodesEnfracfieldencodesMSizesSizesSingleprecision:8expbits,23fracbitsDoubleprecision:11expbits,52fracbitsExtended precision:15 exp bits,63 frac bitsFloating Point Representationsexpfrac篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因
22、此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统“Normalized”Numeric ValuesConditionConditionnexp0000andexp1111ExponentcodedasExponentcodedasbiasedbiasedvaluevalueE =Exp BiaslExp:unsignedvaluedenotedbyexplBias:BiasvalueSingleprecision:127(Exp:1254,E:-126127)Doubleprecision:1023(Exp:12046,E:-10221023)ingeneral:Bias=2e-1-1,whe
23、reeisnumberofexponentbitsSignificandcodedwithimpliedleading1Significandcodedwithimpliedleading1M =1.xxxx2lxxxx:bitsoffraclMinimumwhen0000(M=1.0)lMaximumwhen1111(M=2.0)lGetextraleadingbitfor“free”篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Denormalized ValuesConditionConditionnexp=0000Value
24、ValuenExponentvalueE=Bias+1nSignificandvalueM=0.xxxx2lxxxx:bitsoffracCasesCasesnexp=0000,frac=0000lNotethathavedistinctvalues+0and0nexp=0000,frac0000ConditionConditionnexp=1111CasesCasesnexp=1111,frac=0000lRepresentsvalue(infinity)lOperationthatoverflowslBothpositiveandnegativenexp=1111,frac0000lNot
25、-a-Number(NaN)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统sexpfracEValue00000000-6000000001-61/8*1/64=1/51200000010-62/8*1/64=2/51200000110-66/8*1/64=6/51200000111-67/8*1/64=7/51200001 000-68/8*1/64=8/51200001001-69/8*1/64=9/51200110110-114/8*1/2=14/1600110111-115/8*1/2=15/160011100008/8*1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 深入 理解 计算机系统 复习 清华 ppt 课件
限制150内