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1.输入输出技术
1.1数据传输控制方式
1.2中断处理过程
2.总线
3.可靠性
3.1可靠性指标
3.2串联系统与并联系统
3.3混合模型
4.性能指标 1.输入输出技术
即CPU控制主存与外设交互的过程
1.1数据传输控制方式
(1)程序控制#xff08;查询#xff09;方式…目录
1.输入输出技术
1.1数据传输控制方式
1.2中断处理过程
2.总线
3.可靠性
3.1可靠性指标
3.2串联系统与并联系统
3.3混合模型
4.性能指标 1.输入输出技术
即CPU控制主存与外设交互的过程
1.1数据传输控制方式
(1)程序控制查询方式分为无条件传送和程序查询方式两种。方法简单硬件开销小但I/0能力不高严重影响CPU的利用率。
其中无条件传送是系统默认所有I/0都是准备好的直接开始操作而程序查询是CPU每一次都去询问各个I/O设备是否准备好只要有一个设备没准备好就要重复查询所以严重影响CPU利用率
(2)程序中断方式与程序控制方式相比中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度。(即数据的传输与CPU是一个并行的过程)
简单来讲就是老师(CPU)上课讲课让你做笔记你做笔记的过程不影响老师继续讲课只需要做完告诉老师即可
(3)DMA方式DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效。(DMAC向总线裁决逻辑提出总线请求CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时DMA响应通过DMAC通知I/0接口开始DMA传输)
简单来讲就是DMA相当于助教CPU只负责初始化DMA打工就行
(4)效率I/O处理机 通道方式 DMA方式 程序中断方式 程序控制查询方式
前两者知道有这个东西就行
1.2中断处理过程
(1)CPU无需等待也不必查询I/0状态
(2)当I/0系统准备好以后发出中断请求信号通知CPU
(3)CPU接到中断请求后保存正在执行程序的现场(用栈保存现场)打断的程序当前位置即为断点
(4)(通过中断尚量表)转入I/O中的服务程序的执行完成I/O系统的数据交换(中断向量表用于保存中断服务程序的入口地址)
(5)返回被打断的程序继续执行(恢复现场)
2.总线
一条总线同一时刻仅允许一个设备发送但允许多个设备接收。(分时双工,性能不是很高)
总线的分类
数据总线(DataBus)在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。
地址总线(AddressBus)用来指定在RAM(RandomAccessMemory)之中储存的数据的地址。
控制总线(ControlBus)将微处理器控制单元(ControlUnit)的信号传送到周边设备。
3.可靠性
3.1可靠性指标
平均无故障时间MTTF 1 / λ, λ为失效率
平均故障修复时间MTTR 1 / μ, μ为修复率
平均故障间隔时间MTBF MTTR MTTF
系统可用性 MTTF / MTBF * 100%
在实际应用中一般MTTR很小所以通常认为MTBF ≈ MTTF
可靠性可以用MTTF / (1 MTTF)来度量
3.2串联系统与并联系统
跟物理上的电路差不多,其中方块为系统中的某一个部件
(1)串行系统
该图片来自希赛软考 R R1 * R2 * …… * Rn,其中R为可靠性
(2)并行系统
通过部件的冗余来提高容错性和可靠性
该图片来自希赛软考 R 1 - (1 - R1) * (1 - R2) * …… * (1 - Rn),其中R为可靠性
3.3混合模型
该图片来自希赛软考 4.性能指标
(1)字长和数据通路宽度
字长表示计算机一次能够读取的数据长度
数据通路宽度指一次性数据线路能够通过的数据量
两者一般以bit为单位 (2)主存容量和存取速度
主存容量eg:在16 G 512 G的电脑里主存就是16 G
存取速度从主存读数据到读完回来完成该操作的时间 (3)运算速度
运算速度是指计算机系统处理数据和执行指令的速度。主要由主频和浮点运算速度决定。 (5)吞吐量与吞吐率
吞吐量某一个时间间隔内所完成的任务量
吞吐率单位时间内完成的任务量 (6)响应时间(RT)(Response Time)与完成时间(TAT)
响应时间从提交请求到完成请求的时间 (7)兼容性
一般为向下兼容 (8)主频与CPU时钟周期
主频eg: 2.4 GHz表示一秒内能够有2.4 G次脉冲
CPU时钟周期 1 / 主频 (9)CPI(clock per instruction)与IPC(instruction per clock)
CPI:平均每条指令的平均时钟周期个数
IPC:每(时钟)周期运行指令条数 (10)MIPS(Million Instruction Per Second)与MFLOPS(Million Floating-point Operations per Second)
MIPS:百万条指令每秒
MIPS 指令条数 / (执行时间 * 10 ^ 6) 主频 / CPI 主频 * IPC MFLOPS:每秒百万个浮点操作
MFLOPS 浮点操作次数 / (执行时间 * 10 ^ 6)
注此处的指令条数和浮点操作次数都是以百万为单位所有需要除以10 ^ 6
声明笔记内容参考自希赛软考
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