1.1 计算机系统的层次结构 从使用语言的角度，一台由软、硬件组成的通用计算机系统可以被看成是按功能划分的多层机器级组成的层次结构。具体的计算机系统，其层次数的多少可以有所不同。 ? 1.2 计算机系统结构、计算机组成和计算机实现 1.2.1 计算机系统结构的定义和内涵 透明(Transparent)：如果客观存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对她是透明的。 机器/汇编指令系统、数据表示、是否采用通道方式输入/输出的确定数据计算机系统结构；指令采用顺序、重叠、流水还是其他方式解释，数据通路宽度的确定，通道采用结合性还是独立型，则属于计算机实现 1.2.3 计算机系统结构 应当进一步缩短高级语言与机器语言、操作系统与计算机系统结构、程序设计环境等与计算机系统结构之间存在的语义差距。计算机系统结构、机器语言是用硬件和固件实现的，而这些语义差距是用软件来填补的。 1.3.3 计算机系统设计的主要任务和方法 计算机系统设计的主要任务 计算机系统设计的主要任务包括系统结构、组成和实现的设计，首先要根据市场和应用情况，确定用户对计算机系统的功能、性能和价格的要求。
对x86架构的计算机系统结构会带来什么影响？看我们慢慢分析。 FPGA是什么？ 现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。 1、微软公司的基本设计思路是将FPGA纳入输入请求与输出数据的直接通路，这意味着不再需要经由网卡将数据分流至FPGA，再通过内部系统总线接收返回结果。 在离线训练上，GPU可以阶段性地满足要求;智能设备虽然炒得火，但时机仍未成熟。而在在线服务方面，对提升计算能力的需求是客观存在且比较急迫的。但GPU因为功耗、成本等原因，不适合线上大规模部署。 未来发展判断 1、巨头intel的推进，预计CPU+FPGA可能会有一个大的发展。 2、FPGA由于其可编程行，并行能力加上和CPU深度集成，计算机体系结构，如网络／内存的作用都可能发生变化。
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大三计算机系统结构知识点总结笔记 计算机系统结构 第一章 计算机系统结构基础及并行性的开发 计算机性能的高速增长受益于 电路技术的发展 体系结构技术的发展 其他因素(OS, Compiler 的发展) 1.1 计算机系统的层次结构 如何从整体上认识计算机系统？ ，是通过对高级的机器级语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术 1.2 计算机系统结构，计算机组成和计算机实现 1.2.1 计算机系统结构的定义和内涵 从计算机系统的层次结构角度来看，系统结构是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配 从不同级看到的计算机属性是不同的 计算机系统的层次结构具有的特征：透明性 透明：客观存在的事物或属性从某个角度看不到 优点：可以不用管理它，简化设计 缺点：看不到而无法加以控制，会带来不利 计算机系统结构也称为计算机系统的体系结构 结论：计算机系统结构研究的是软，硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定 计算机系统结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性 堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各自有什么优缺点
计算机系统结构-数据表示 目录 计算机系统结构-数据表示 数据表示 自定义数据表示 浮点数 浮点数标准 例题 数据表示：数据表示是指能由计算机硬件直接识别和引用的数据类型。 数据结构种类：串，队，列，栈，阵列，链表，树，图 什么是数据结构：它反映了应用中要用到的各种数据元素和或信息单元之间的结构关系。 标志符的数据表示 标识符的数据表示：指用于标识数据类型，例如负数、几机制、浮点型等； 原理：让计算机中每个数据都带有类型标志符。 优点：可简化指令系统和编译程序，便于不同数据类型的自动校验和检验。 上面的是 10 进制情况下，而在计算机系统中，一般使用 2、8、16进制表示。 因此，计算机表示浮点数的公式如下 ? S 表示正负，S = 0时，N为正数，S = 1 时， N为负数。 ，上面的计算方法只是为了更加清晰理解表示方法。
1，计算机系统的层次结构 从语言角度来看，一台计算机是由软硬件组合成的，按照功能划分，可以形成多层机器级组成的层次结构。 ? 不同层次的语言，可以使用翻译或解释技术来实现。 2，计算机系统结构 计算机系统结构也称为计算机系统的体系结构，指的是传统机器语言机器级的系统结构。他是软硬件的交汇界面，是虚拟机器层次程序开发者看到的机器物理系统的抽象。 从计算机的层次结构来看，系统结构(System Architecture /ˈsɪstəm/ /ˈɑːrkɪtektʃər/ )是对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配。 所以，计算机系统结构要研究的是软硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。 那么，计算机系统结构包含哪些需要研究的内容呢？ ； 8）输出/输出设备的连接、使用方式、流量、操作结束、出错指示等的机器级I/O结构； 9）系统个部分的信息保护方式和保护机构等属性； 资料参考：《计算机系统结构》李学干
计算机系统结构：CPU性能公式 基础知识 CPU 时间：一个程序在 CPU 上运行的时间。(不包括I/O时间) 主频、时钟频率：CPU 内部主时钟的频率，表示1秒可以完成多少个周期。 时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。 时钟周期 = 1 / 频率，例如 1/ 4.1*109 。 CPU 的时钟周期越短，CPU 性能越好。 CPUi = (CPIi * ICi ) / 时钟频率 所以，公式总结如下 ? (ICi / IC) 反映了第 i 种指令在程序中所占的比例。 例题 各位同学，请看大屏幕： ? 减少指令的条数可以使得CPU更加简洁、使用较少的寄存器，系统代码也会别的更加简洁。例如 RISC-V。底层的指令减少，上层例如操作系统、汇编程序需要编写的代码亦会变多。 但是因为各种指令使用到的频率和周期内不同信息的访问次数，设计CPU是要考虑到优化指令的执行速度，优化高频访问的指令，分配更多的资源。例如X86。
计算机系统结构笔记传送门 计算机系统结构知识点 多级层次结构： （1）按功能划分成多层机器级组成的层次结构，从上到下依次为，应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级 由软件实现功能的特点是灵活性好、但速度较慢，增加软件设计费用等 计算机系统结构、组成与实现的定义及三者之间的关系，以乘法指令为例说明上述三者各自的研究内容 （1）计算机系统结构的定义：对计算机系统中各级界面的定义及其上下的功能分配 （2）计算机组成的定义：计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等 （3）计算机实现：是指计算机组成的物理实现（具体电路，器件的设计，装配技术等等） （4）三者的关系 数量的确定和选择 计算机系统结构的设计思路 （1）“由上往下”设计，由顶向底。 兼容机：不同厂家生产的具有相同体系结构的计算机。
第1级是微程序机器层，这是一个实在的硬件层，它由机器硬件直接执行微指令。 第2级是传统机器语言，它也是一个实际的机器层，它由微程序解释机器指令系统。 第3级是操作系统层，它由操作系统程序实现。 操作系统程序由机器指令和广义指令组成，这些广义指令是为了扩展机器功能而设置的，它是由操作系统定义和解释的软件指令，所以这一层也称为混合层。 没有配备软件的存硬件系统称为“裸机”。第3层~第5层称为虚拟机，简单来说，就是软件实现的机器。 虚拟机只对该层的观察者存在，这里的分层和计算机网络的分层类似，对于某层的观察者来说，只能通过该层次的语言来了解和使用计算机，至于下层是如何工作就不必关系了。 下层是上层的基础，上层是下层的扩展。
在计算机网络的基本概念中，分层次的体系结构是最基本的 计算机网络体系结构的形成 分层 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统 能促进标准化工作。 连接建立和释放 交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接 分层缺点 有些功能会在不同的层次中重复出现，因而产生了额外开销 体系结构 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。 计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件 具有五层协议的体系结构 五层协议 OSI 的七层协议体系结构的概念清楚 在学习计算机网络的原理时往往采用折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚 各层作用 应用层：应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则
计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合即为计算机网络体系结构。 常见的三种划分方法： 1. OSI参考模型 国际标准化组织：开放系统互连（Open System Interconnection， OSI ）参考模型。 中间系统：通常只实现物理层、数据链路层和网络层功能。 结点到结点层：物理层、数据链路层、网络层。 端到端层：传输层、会话层、表示层、应用层。 ? 数据单元：在层的实体之间传送的比特组。 五层参考模型 五层参考模型： 描述计算机网络中最常用、最接近实际网络的参考模型。 ?
计算机网络体系结构定义 计算机网络体系结构是网络协议的层次划分与各层协议的集合，同一层中的协议根据该层所要实现的功能来确定。 各对等层之间的协议功能由相应的底层提供服务完成。 ? 网络层：在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择，Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。 会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路，主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。 表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。 例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码（EBCDIC），而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。
计算机网络体系结构概念 **计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义.**体系结构是抽象的,实现则是具体的. 体系结构的具体实现 ? OSI七层协议 开放系统互连参考模型(Open Systems Interconnection Reference Model) 简称OSI 由国际标准化组织成立. “开放”是指只要遵循OSI标准,一个系统可以和位于世界上任何地方,也遵循这一标准的系统进行通信. TCP/IP协议 TCP/IP协议是一个四层的体系结构,目前为止得到了最广泛的应用. 五层协议 在学习计算机网络原理时采取折中的方法,综合OSI和TCP/IP协议的优点,采用一种只有五层协议的原理体系结构. 总结: 协议是水平的, 服务是垂直的 TCP/IP体系结构 TCP/IP体系结构协议簇 ?
TTL 、MOS 易失 磁表面存储器 磁头、载磁体 非易失 磁芯存储器 硬磁材料、环状元件 非易失 光盘存储器 激光、磁光材料 非易失 （2）按存取方式分类 ①存取时间与物理地址无关（随机访问 ） 随机存储器 在程序的执行过程中可读可写 只读存储器 在程序的执行过程中只读 ②存取时间与物理地址有关（串行访问） 顺序存取存储器 磁带 直接存取存储器 磁盘 （３） 按在计算机中的作用分类 ? ---- 2、存储器的层次结构 （1）存储器三个主要特性的关系 ? （2）缓存 — 主存层次和主存 — 辅存层次 ? ---- 主存和 CPU 的联系： ? 主存中存储单元地址的分配： ?
fa58de5394b904eb90ebdf21ede1e5f.png 计算机网络的体系结构： 网络协议：简称协议，是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 网络协议的三要素： 语法：数据与控制信息的结构或格式 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应 同步：事件实现顺序的详细说明 体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合 五层协议的体系结构： 物理层：物理层的任务就是透明地传送比特流。 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上”透明“的传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。在收到数据时，控制信息使收到端直到哪个帧从哪个比特开始和结束。 （TCP、UDP） 应用层：直接为用户的应用进程提供服务（HTTP、FTP等） OSI体系结构： 物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层 TCP/IP体系结构： 网络接口层、网际层
本章我们将进入处理器体系结构介绍的神秘海洋中，我们熟悉的手机，电脑等设备的核心硬件都离不开处理器。 ②、处理器是整个计算机能正常工作的重要组成部分，理解处理器如何工作能帮助我们理解整个计算机如何工作。 我们知道计算机系统底层硬件只识别机器语言，而处理器就是用来执行一系列指令，每条指令执行某个简单的操作。比如两个数相加，汇编指令 ADD 会被编码为一个或多个字节组成的二进制格式。 不同的处理器，其指令集体系结构也不一样，也就是说一个程序编译成在一种机器上运行，就不能在另外一种机器上运行，如何处理这种兼容性问题呢？ 1、Y86指令 本篇博客我们主要讲解的是Y86指令体系结构。
1、 指令系统（1） image.png 2、 流水线（2 大概率） 流水线周期△t △t=执行时间最长的一段 流水线的吞吐率和最大吞吐率 image.png 流水线执行时间 公式： ① 理论公式：（ +tk）+（n-1）*△t ② 实践公式：（k+n-1）*△t 流水线加速比 image.png 3、 存储系统（1-2） 速度排序：CPU寄存器，cache，主存（内存），联机磁盘，光盘软盘 计算存储容量 ：末尾地址-首位地址+1，将寻址范围转换10进制再除1024 磁盘取数时间计算：单个数据块读取时间=转速/块数 4、 计算机体系结构分类 image.png
运算单元 基本信息 名称 参数 数据输入位宽 bit 权值输入位宽 bit 数据输出位宽 bit 功能 矩阵乘法、最大值池化、平均值池化 乘法器数量 加法器数量 结构 ? strutrue.png NFU的整体结构如上所示，该部分分为三个部分，分别是NFU-1、NFU-2和NFU-3三个部分，分别是乘法器阵列，加法或最大值树和非线性函数部分。 时，推测可以将权值部分设置为1部分设置为0作为掩码，同时计算多个最大值/平均值操作 系统结构 ? DianNao.png 系统结构如上所述，各部分： NFU：神经计算单元，已经加入compute_unit的pool中 分裂缓存：按功能分裂为三个的缓存，已经加入memory的pool中 控制模块CP： 指令使控制，每个指令分为四个部分，分别是NBin指令，NBout指令，SB指令和NFU指令 系统使用指令控制，每条指令可以实现一次矩阵-向量乘法运算，每个指令的四个部分被解耦后发送给四个部分，因此存储器的
另外，对计算机网络性能有影响的指标包括几个重要的性能指标和非性能指标。 1、速率：计算机发送的信号都是数字形式的，比特（bit），一个比特就是二进制数字中的0或者1。 计算机网络中速率是指数据的传输速率，是计算机网络中重要的性能指标。单位是bit/s（比特每秒，或者b/s，bps）。 2、质量 3、标准化 4、可靠性 5、可扩展性和可升级性 6、易于管理和维护 可见，计算机网络是一个及其复杂的系统，包括大量的应用程序，各种类型的端系统，各种类型的通信链路，各种协议等等。 然而，全球经济的发展使得不同网络体系结构的出现，另一方面，不同用户迫切的需要能够彼此交换信息，为了使不同体系结构的计算机网络互连，国家标准化组织ISO提出来了开放系统互连基本参考模型（Open System 无论是七层、四层还是五层体系结构，他们划分的层级概念和层级都是基本相同的。其实，是因为OSI模型规定的范围更细化了一些，TCP/IP体系结构场景更具体一些。 ?
写在前面 今天，我们继续更新【程序员进阶系列】专题，冰河带你从零入坑程序员。接下来，我们一起聊聊计算机的结构和体系分类。 计算机结构主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。 计算机体系结构分类 首先，我们先来看一个在计算机领域中，对计算机的体系结构进行分类的一种经典方法，就是Flynn分类法，Flynn分类法将计算机分成单指令流单数据流、单指令流多数据流、多指令流单数据流、 体系结构类型 结构 关键特性 代表 单指令流单数据流（SISD） 控制部分：一个 处理器：一个 主存模块：一个 单处理器系统 单指令流多数据流（SIMD） 控制部分：一个 处理器：多个 主存模块 ，有资料记载流水线处理机为此类 多指令流多数据流（MIMD） 控制部分：多个 处理器：多个 主存模块：多个 能够实现作业、任务、指令等各级全面并行 多处理机系统、多计算机 指令的基本概念 一条指令就是机器语言的一个语句
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