计算机系统结构01分解.ppt

计算机学院 COMPUTER ARCHITECTURE 图 1-5 系列机中各档机器的性能价格比状况 1.3系统软硬取舍、性能评价及定量设计原理 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 加权方法 加权算术平均值 加权调和平均值 加权几何平均值 表达形式 （P10-11） 作用：各程序出现的比例不同情况 1.3系统软硬取舍、性能评价及定量设计原理 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 程序执行时间(Tcpu)的计算 前提：忽略CPU以外的系统开销时间 Tcpu=IC×CPI ×1/fc IC：程序执行指令总数 CPI：每条指令的时钟数 fc：主时钟频率 n：指令的种类 Ii：表示第i种指令 1.3系统软硬取舍、性能评价及定量设计原理 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 CPU运行速度的指标 单位时间执行指令数: MIPS 6 -6 MIPS=IC/(Tcpu×10 )= fc/CPI×10 适用场合：衡量相同指令系统的计算机的性能 标量计算机的性能 1.3系统软硬取舍、性能评价及定量设计原理 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 CPU运行速度的指标 单位时间处理浮点数: MFLOPS -6 MFLOPS=IFN/Tcpu ×10 IFN程序运行中的浮点运算总次数 适用场合：衡量计算机的向量处理性能 比较不同向量计算机的向量处理能力 影响因素：程序中浮点运算与定点运算的比例 1.3 软硬取舍与计算机系统的设计思路 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 MIPS 与MFLOPS的对应关系 1 MFLOPS≈ 3 MIPS 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 基准程序(Benchmark)评价方法 基准程序，用于测试硬件或软件性能的程序。硬件基准程序利用程序来测试设备的性能，例如：CPU 执行指令的速度。软件基准程序确定程序在执行特定任务（例如重新计算电子表格中的数据）时的效率、准确性或速度。测试每个程序时都使用同样的数据，因此从结果可以比较出运行效果更好的程序以及程序运行效果更好的区域。 实际的应用程序 采用核心程序 合成测试程序 综合基准测试程序 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 2. 计算机系统的定量设计方法 Huffman压缩原理 当各种事件发生的概率不均等时，采用的优化技术对发生概率最高的事件用最少的时间来处理，对发生概率较低的事件用较多的时间来处理，就会导致平均处理时间的缩短。 原理的应用前提 作用与意义 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 2. 计算机系统的定量设计方法 Amdahl 定律 系统加速比Sp 性能改进比 fnew 部件加速比rnew 公式表达与举例 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 2. 计算机系统的定量设计方法 程序局部性定律 程序局部性分类时间局部性 空间局部性 时间局部性:最近未来要用的信息很可能 是现在正在使用的信息(循环程序引起) 空间局部性:最近未来要用的信息很可能 是与现在正在使用的信息在程序 空间上是相邻或相近的(指令的顺序执行, 数据的簇聚性) 1.3系统软硬取舍、性能评价及定量设计原理 1.3.2 系统的性能评价与定量设计原理 ***几种设计思路 由上向下的设计方法 过程：从系统最高层次开始设计 ，向下进行 问题：机器用途单一，机器成为专用计算机 由下向上的设计方法 过程：从系统最低层开始设计，向上进行 问题：软硬脱节，对软件缺乏足够的支持 由中间开始的设计方法 过程：从中间开始，向两个方向推进 起点的选择：软硬件界面 1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响 1.4.1 软件的可移植性 定义: 指一台机器的软件不加修改或只需经少量修改 就能运行于另一台机器上. 必要性: 充分利用已有的系统软件和应用软件. 实现软件的可移植的基本技术 统一高级语言 采用系列机思想 模拟与仿真 统一高级语言 可能性 目前存在的实际问题 用途不同,要求语言具有不同的语法结构和语义结构 人们对语言基本结构的认识和看法不同 不同厂家的机器使同一种高级语言存在差异 习惯势力的影响 方向 Ada语言，JAVA 2. 采用系列机思想 系列机:在一个厂家生产的具有相同系统结构的各档机器构成的系列(Family Machine