計算機系統(tǒng)基礎(chǔ),占總分150分中的40分完整考點掌握有一定難度建議 量力而行,.,2,參考教材,深入理解計算機系統(tǒng)，第2版Randal E.Bryant, David O'Hallaron 龔奕利，雷迎春機械工業(yè)出版社Computer Systems: A Programmer's Perspective (2nd Edition),2,.,3,參考教材,計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)袁春風(fēng)機械工業(yè)出版社深入理解計算機系統(tǒng)的子集,3,.,4,課程概要,程序的結(jié)構(gòu)和執(zhí)行處理器的結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)程序性能的優(yōu)化程序在系統(tǒng)中的運行程序的鏈接進程虛擬存儲系統(tǒng)程序間的通信和交互系統(tǒng)I/O網(wǎng)絡(luò)編程并發(fā)編程,4,.,5,計算機的抽象模型,5,.,6,桌面計算機-IA32,6,.,7,桌面計算機-Core i7,7,.,8,計算機系統(tǒng),8,.,9,考試大綱和解讀,9,.,10,處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu),CPU中的時序電路單周期處理器的設(shè)計流水線處理器的基本原理數(shù)據(jù)冒險(Data Hazard)的處理流水線設(shè)計中的其它問題,10,.,11,解讀-基礎(chǔ),信息在計算機上的表示整數(shù)浮點數(shù)數(shù)據(jù)的大小和順序(大小端)程序的表示(匯編指令)數(shù)據(jù)訪問算術(shù)和邏輯運算數(shù)組的表示和訪問復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示程序動態(tài)表示控制過程調(diào)用棧參數(shù)傳遞,11,.,12,解讀,指令集格式電路的基本概念邏輯門組合電路時鐘順序電路時序階段流水線,12,.,13,存儲器結(jié)構(gòu),存儲器層級結(jié)構(gòu)局部性計算機高速緩存器(Cache)的原理高速緩存對系統(tǒng)性能的影響,13,.,14,解讀,不同介質(zhì)的特征高速緩存內(nèi)存外存程序運行的局部性指令數(shù)據(jù)高速緩存對程序性能的影響命中率高速緩存的形式直接映射全相關(guān)組相關(guān),14,.,15,優(yōu)化程序性能,優(yōu)化程序性能編譯器優(yōu)化的能力和局限程序性能的表示應(yīng)用特性(體系結(jié)構(gòu)無關(guān))的優(yōu)化體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的優(yōu)化限制因素發(fā)現(xiàn)和消除性能瓶頸,15,.,16,解讀,理解程序的執(zhí)行過程/函數(shù)調(diào)用的代價編譯器優(yōu)化的局限程序的正確性結(jié)構(gòu)無關(guān)的優(yōu)化消除循環(huán)的低效減少函數(shù)調(diào)用減少不必要的內(nèi)存訪問現(xiàn)代處理器的理解多功能單元流水周期數(shù)和時延體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的優(yōu)化數(shù)據(jù)的依賴提高并行循環(huán)展開,16,.,17,虛擬存儲系統(tǒng),地址空間虛擬存儲虛擬存儲的管理翻譯和映射TLB動態(tài)內(nèi)存管理垃圾收集,17,.,18,18,.,19,解讀,地址類型物理地址、虛擬地址內(nèi)存管理頁請頁地址轉(zhuǎn)換頁表TLB(加速)動態(tài)內(nèi)存的管理為什么方法垃圾回收標(biāo)記-清掃,19,.,20,鏈接,靜態(tài)鏈接目標(biāo)文件符號和符號表重定位和加載動態(tài)鏈接庫,20,.,21,解讀,21,.,22,進程,異常進程進程控制信號和信號量進程間的通信進程間信號量的控制,22,.,23,解讀,異常主控流程/其他事物中斷進程CPU的虛擬化上下文核心/用戶信號的機制,23,.,24,并發(fā)編程,各種并發(fā)編程模式共享變量線程同步其它并行問題線程安全可再入競爭死鎖,24,.,25,系統(tǒng)I/O,I/O概念文件文件操作共享文件,25,.,26,網(wǎng)絡(luò)編程,網(wǎng)絡(luò)客戶端/服務(wù)器模型(Client/Server)套接字接口(Socket)HTTP請求Web服務(wù)器,26,