山东大学2021~2022江湖救急笔记——计算机系统原理资源-CSDN下载

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计算机系统原理知识点总结计算机系统原理是计算机科学和技术的基础课，旨在研究计算机系统的硬件和软件组件之间的交互关系。以下是根据山东大学2021~2022江湖救急笔记——计算机系统原理的内容，总结的计算机系统原理知识点：编译系统与过程 * 预处理阶段：将源代码转换为编译器能够理解的格式 * 编译阶段：将预处理后的代码转换为汇编代码 * 汇编阶段：将汇编代码转换为机器代码 * 链接阶段：将机器代码链接成可执行文件典型系统的硬件组成 * 中央处理单元（CPU）：执行指令的核心部分 * 主存储器（Main Memory）：暂存数据和程序的存储器 * 输入/输出设备（I/O Devices）：与外部世界交互的设备存储器层次结构 * 主存储器（Main Memory）：暂存数据和程序的存储器 * 高速缓存（Cache）：快速存取数据的存储器 * 外存储器（Secondary Storage）：长期存储数据的存储器进程的虚拟内存空间 * 进程的虚拟地址空间：进程所需的内存空间 * 虚拟内存：使用虚拟地址空间和物理内存的结合体计算机系统的抽象 * 硬件抽象：将计算机硬件抽象为更高层次的模型 * 软件抽象：将计算机软件抽象为更高层次的模型 Amdahl 定律 * 定律内容：在某一确定的计算机系统中，某一特定的改进对系统性能的影响是有限的 * 定律应用：在计算机系统设计中，需要合理地分配资源以提高系统性能 CPI（Clock Per Instruction） * CPI 的定义：每条指令所需的时钟周期数 * CPI 的应用：在计算机系统设计中，CPI 是一个重要的性能指标计算机体系结构 * 计算机体系结构的定义：计算机系统的硬件和软件组件之间的交互关系 * 计算机体系结构的分类：-flynn分类法、Pipelining、Parallel Processing 等附录 C * 附录 C 的内容：计算机体系结构的相关知识点 * 附录 C 的应用：在计算机系统设计中，需要了解计算机体系结构的相关知识点本资源摘要信息总结了计算机系统原理的主要知识点，涵盖了编译系统与过程、典型系统的硬件组成、存储器层次结构、进程的虚拟内存空间、计算机系统的抽象、Amdahl 定律、CPI 等内容，为计算机系统原理的学习和研究提供了有价值的参考。

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目录
0、 考试复习大纲...............................................................................................6
第一章..........................................................................................................6
第二章..........................................................................................................6
第三章..........................................................................................................7
第四章——只看计算机体系结构附录 C.......................................................8
第五章——计算机体系结构 3.2....................................................................9
第六章——计算机体系结构附录 B...............................................................9
第七章..........................................................................................................9
第一章..............................................................................................................10
一、 编译系统与过程.................................................................................10
1. 预处理阶段......................................................................................10
2. 编译阶段..........................................................................................10
3. 汇编阶段..........................................................................................11
4. 链接阶段..........................................................................................11
二、 典型系统的硬件组成..........................................................................11
三、 存储器层次结构.................................................................................12
四、 进程的虚拟内存空间..........................................................................13
五、 计算机系统的抽象.............................................................................13
六、 Amdahl 定律......................................................................................14
七、 CPI.....................................................................................................14

第二章..............................................................................................................16
一、 字长与数据类型的字节数...................................................................16
二、 大端法和小端法.................................................................................17
三、 Unicode.............................................................................................17
四、 有符号数与无符号数..........................................................................18
五、 浮点数................................................................................................18
第三章..............................................................................................................19
一、 摩尔定律............................................................................................19
二、 基础信息............................................................................................20
1. 数据格式..........................................................................................20
2. 寄存器..............................................................................................20
三、 取操作数............................................................................................22
四、 必要指令知识.....................................................................................23
1. 数据传送指令...................................................................................23
2. 压栈和弹出......................................................................................23
3. 整数运算..........................................................................................24
4. 特殊算术操作...................................................................................25
五、 条件码与判断.....................................................................................25
1. 条件码和基本判断指令....................................................................25
2. 访问条件码......................................................................................26
3. jmp 系列...........................................................................................27
六、 代码转化............................................................................................28

1. if 语句转化.......................................................................................28
2. do-while...........................................................................................30
3. switch..............................................................................................32
七、 过程（还债了朋友）..........................................................................32
1. 过程需要完成……...........................................................................32
2. 运行时栈..........................................................................................33
3. 转移控制指令...................................................................................33
4. 参数寄存器......................................................................................34
5. 调用者保存与被调用者保存.............................................................34
6. 递归.................................................................................................35
八、 数组与多维数组.................................................................................35
1. 数组.................................................................................................35
2. 二维嵌套数组...................................................................................36
九、 结构与联合........................................................................................37
1. 结构.................................................................................................37
2. 联合.................................................................................................38
第四章..............................................................................................................39
一、 RISC 指令集实现...............................................................................39
二、 经典的简单五级流水线......................................................................40
三、 三种冒险............................................................................................41
1. 结构冒险..........................................................................................41
2. 数据冒险..........................................................................................42
3. 分支冒险/控制冒险..........................................................................43

4. 分支预测..........................................................................................45
第五章..............................................................................................................47
一、 将函数移出循环.................................................................................48
二、 减少过程调用.....................................................................................48
三、 消除不必要的内存引用......................................................................49
四、 循环展开——大踏步走......................................................................50
五、 量化研究方法 3.2...............................................................................51
第六章..............................................................................................................53
一、 局部性................................................................................................53
1. 时间局部性......................................................................................54
2. 空间局部性......................................................................................54
3. 步长为 k 的引用模式........................................................................54
二、 存储器停顿........................................................................................55
三、 缓存缺失替换块.................................................................................56
四、 缓存性能............................................................................................56
五、 四 C....................................................................................................57
六、 多级缓存............................................................................................57
七、 循环交换和分块以减少缺失...............................................................58
1. 循环交换..........................................................................................58
2. 分块.................................................................................................58
八、 预取...................................................................................................60
第七章..............................................................................................................60