軟考筆記之—計算機組成與體系結構
阿新 • • 發佈：2019-02-01
計算機體系結構分類—Flynn
| 體系結構型別 | 結構 | 關鍵特徵 | 代表 |
| 單指令流單資料流 SISD |
控制部分：一個 處 理 器：一個 記憶體模組：一個 |
單處理器系統 | |
| 單指令流多資料流 SIMD |
控制部分：一個 處 理 器：多個 記憶體模組：多個 |
各處理器以非同步的形式執行同一條指令 |
並行處理機 陣列處理機 超級向量處理機 |
| 多指令流單資料流 MISD |
控制部分：多個 處 理 器：一個 記憶體模組：多個 |
被證明是不可能，至少是不實際 | 目前沒有，有文獻稱流水線計算機為此類 |
| 多指令流多資料流 MIMD |
控制部分：多個 處 理 器：多個 記憶體模組：多個 |
能夠實現作業、任務指令等各級全面執行 |
多處理機系統 多計算機 |
CISC與RISC
| 指令系統型別 | 指令 | 定址方式 | 實現方式 | 其他 |
| CISC（複雜） | 數量多，使用頻率差別大，可變長格式 | 支援多種 | 微程式控制基數（微碼） | 研製週期長 |
| RISC（精簡） | 數量少，使用頻率接近，定長格式，大部分為單調期指令，操作暫存器，只有Load/Store操作記憶體 | 支援方式少 | 增加了通用暫存器；硬佈線邏輯控制為主；適合採用流水線 | 優化編譯，有效支援高階語言 |
流水線—概念
流水線是指在程式執行多條指令重疊進行操作的一種準並行處理實現技術。各種部件同時處理是針對不同指令而言的。它們可同時為多條指令的不同部分進行工作，以提高各部件的利用率和指令的平均執行速度。
——>取指——>分析——>執行——>
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | 2 | 3 |
未使用流水線執行指令情況
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | 2 | 3 |
使用流水線執行指令情況
流水線-流水線的計算
以上單條流水線週期為2ns（取最長時間）
取指123為流水線建立週期（一條指令執行時間）、
理論公式(2+2+1)+(100-1)*2=203、
實踐公式（由於ns細微忽略，所以都看成1ns）：(3+100-1)*2=204
考試首先用到理論公式，理論公式無正確答案，再用到實踐公式計算
流水線吞吐率計算
以上案例：流水線吞吐率：100/203 流水線最大吞吐率(理想狀態：忽略流水線建立時間)：1/^t
流水線的加速比
不使用流水線執行時間：(2+2+1)*100=500
s=500/203（加速比越高越好）
消耗時間片/未使用時間片 (^t+^t+^t+3^t)*4=佔用時空區 15^t*4=總的時空區
每一個時長工作量相等效率最高
