【計算機系統結構】第1章 計算機系統結構的基本概念

第1章 計算機系統結構的基本概念

 

1.        多級層次結構

從計算機語言的角度,把計算機系統按功能劃分成多級層次結構。


 

2.        虛擬機器

由軟件實現的機器。

 

3.        解釋

語言實現的一種基本技術。每當一條N+1級指令被譯碼後,就直接去執行一串等效的N級指令,然後再去取下一條N+1級的指令,依此重複進行。

 

4.        翻譯

語言實現的一種基本技術。先把N+1級程序全部變換成N級程序後,再去執行新產生的N級程序,在執行過程中N+1級程序不再被訪問。

 

5.        計算機系統結構

程序員所看到的計算機的屬性,即概念性結構與功能特性。

 

6.        經典計算機系統結構概念的實質

計算機系統中軟、硬件界面的確定,其界面之上的是軟件的功能,界面之下的是硬件和固件的功能。

 

7.        透明性

在計算機技術中,對本來存在的事物或屬性,但從某種角度看又好象不存在的概念稱爲透明性。

 

8.        計算機組成

計算機系統的邏輯實現。

 

9.        計算機實現

計算機系統的物理實現。

 

10.    馮氏分類法

馮氏分類法是用系統的最大並行度對計算機進行分類。它是由馮澤雲先生於1972年提出的。

 

11.    最大並行度

計算機系統在單位時間內能夠處理的最大的二進制位數。可以用平面直角座標系中的一個點代表一個計算機系統,其橫座標表示字寬(n位),縱座標表示一次能同時處理的字數(m字)。m×n就表示了其最大並行度。

 

12.    Flynn分類法

按照指令流和數據流的多倍性進行分類,它是M.J.Flynn於1966年提出的。

 

13.    指令流

機器執行的指令序列。

 

14.    數據流

由指令流調用的數據序列。

 

15.    多倍性

在系統受限的部件上,同時處於同一執行階段的指令或數據的最大數目。

 

16.    以經常性事件爲重點

對於大概率事件(最常見的事件),賦予它優先的處理權和資源使用權,以獲得全局的最優結果。

 

17.    系統的加速比

對系統中的某些部件進行改進,改進後的系統性能與改進前的系統性能之比。

 

18.    Amdahl定律

加快某部件執行速度所獲得的系統性能加速比,受限於該部件在系統中所佔的重要性。

 

19.    可改進比例

在改進前的系統中,可改進部分的執行時間在總的執行時間中所佔的比例。

 

20.    部件加速比

可改進部分改進以後性能提高的倍數。它是改進前所需的執行時間與改進後執行時間的比。

 

21.    程序的局部性原理

程序在執行時所訪問地址的分佈不是隨機的,而是相對地簇聚;這種簇聚包括指令和數據兩部分。

 

22.    程序的時間局部性

程序即將用到的信息很可能就是目前正在使用的信息。

 

23.    程序的空間局部性

程序即將用到的信息很可能與目前正在使用的信息在空間上相鄰或者臨近。

 

24.    CPU性能公式

程序執行的CPU時間= CPI ´ IC / 時鐘頻率

 

25.    IC

程序執行過程中所處理的指令數。

反映了計算機指令集的結構和編譯技術。

 

26.    CPI

指令時鐘數。

CPI = 總時鐘週期數 / IC

反映了計算機實現技術、計算機指令集的結構和計算機組織。

 

27.    響應時間

從事件開始到結束之間的時間,也稱爲執行時間。即計算機完成某一任務所花費的全部時間,包括訪問磁盤、訪問存儲器、輸入/輸出、操作系統開銷等。

 

28.    流量

在單位時間內所能完成的工作量。

 

29.    CPU時間

CPU爲用戶程序工作的時間,不包含I/O等待時間及運行其他程序的時間。可細分爲用戶CPU時間及系統CPU時間。

 

30.    核心測試程序

由從真實程序中提取的較短但很關鍵的代碼構成。

 

31.    小測試程序

通常是指代碼在幾十行到100行的具有一些特定目的的測試程序。用戶可以隨時編寫一些這樣的程序來測試系統的各種功能,併產生用戶已預知的輸出結果,如皇后問題、迷宮問題、快速排序、求素數、計算π等。

 

32.    合成測試程序

首先對大量的應用程序中的操作進行統計,得到各種操作比例,再按這個比例構造測試程序。Whetstone與Dhrystone是最流行的合成測試程序。

 

 

33.    基準測試程序套件

爲了能比較全面地反映計算機在各個方面的處理性能,通常採用整套測試程序。這組程序稱爲基準測試程序套件,它是由各種不同的真實應用程序構成的。目前最成功和最常見的測試程序套件是SPEC系列。

 

34.    事務處理測試程序

主要測試在線事務處理(On-LineTransaction Processing,OLTP)系統的性能,包括數據庫訪問和更新等。

 

35.    存儲程序計算機

馮·諾依曼結構計算機

 

36.    輸入/輸出方式

程序控制(程序等待、程序中斷)、DMA、通道、I/O處理機

 

37.    相聯存儲器CAM

可按內容訪問的存儲器。

 

38.    相聯處理機

以相聯存儲器爲核心的處理機。相聯存儲器除了完成信息檢索任務外,還能進行一些算術邏輯運算。

 

39.    系列機

由同一廠家生產的具有相同的系統結構,但具有不同組成和實現的一系列不同型號的機器。

 

40.    軟件兼容

同一個軟件可以不加修改地運行於系統結構相同的各檔機器,而且它們所獲得的結果一樣,差別只在於運行時間不同。

 

41.    兼容機

不同廠家生產的具有相同系統結構的計算機。

 

42.    向上(下)兼容

按某檔計算機編制的程序,不加修改的就能運行於比它高(低)檔的計算機。

 

43.    向前(後)兼容

按某個時期投入市場的某種型號機器編制的程序,不加修改地就能運行於在它之前(後)投入市場的機器。

 

44.    模擬

用軟件的方法在一臺現有的機器(稱爲宿主機host)上實現另一臺機器(稱爲虛擬機)的指令集。

 

 

45.    仿真

用一臺現有機器(稱爲宿主機)上的微程序去解釋實現另一臺機器(稱爲目標機)的指令集。

 

46.    並行性

在同一時刻或是同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不相同的工作。只要時間上互相重疊,就存在並行性。

 

47.    同時性

兩個或多個事件在同一時刻發生的並行性。

 

48.    併發性

兩個或多個事件在同一時間間隔內發生的並行性。

 

49.    字串位串

每次只對一個字的一位進行處理。這是最基本的串行處理方式。

 

50.    字串位並

同時對一個字的全部位進行處理,不同字之間是串行的。

 

51.    字並位串

同時對許多字的同一位(稱爲位片)進行處理。

 

52.    全並行

同時對許多字的全部位或部分位進行處理。

 

53.    指令內部並行

單條指令中各微操作之間的並行。

 

54.    指令級並行

並行執行兩條或兩條以上的指令。

 

55.    線程級並行

並行執行兩個或兩個以上的線程,通常是以一個進程內派生的多個線程爲調度單位。

 

56.    任務級或過程級並行

並行執行兩個或兩個以上的過程或任務(程序段),以子程序或進程爲調度單元。

 

57.    作業或程序級並行

並行執行兩個或兩個以上的作業或程序。

 

58.    時間重疊

多個處理過程在時間上相互錯開,輪流使用同一套硬件設備的各個部分,以加快硬件週轉而贏得速度。

 

59.    資源重複

通過重複設置資源,尤其是硬件資源,大幅度提高計算機系統的性能。

 

60.    資源共享

是一種軟件方法,它使多個任務按一定時間順序輪流使用同一套硬件設備。

 

61.    同構型(對稱型)多處理機

由多個同類型,至少擔負同等功能的處理機組成,同時處理同一作業中能並行執行的多個任務。

 

62.    異構型(非對稱型)多處理機

由多個不同類型,至少擔負不同功能的處理機組成,按照作業要求的順序,利用時間重疊原理,依次對它們的多個任務進行加工,各自完成規定的功能動作。

 

63.    分佈處理系統

把若干臺具有獨立功能的處理機(或計算機)相互連接起來,在操作系統的全盤控制下,統一協調地工作,而最少依賴集中的程序、數據或硬件。

 

64.    耦合度

反映多機系統各機器之間物理連接的緊密程度和交互作用能力的強弱。

 

65.    鬆散耦合

通過通道或通信線路實現計算機間互連,共享某些外圍設備,機間的相互作用是在文件或數據集一級進行。

 

66.    緊密耦合

機間物理連接的頻帶較高,它們往往通過總線或高速開關實現互連,可以共享主存。

 

 


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