计算机体系结构动画视频课件第5章

计算机网络技术第5章网络层ppt课件

5.2.1 在节点交换机中查找转发表
1. 广域网中的主机地址结构
+ 分组往往要经过许多节点交换机的存储转发才到达目的地。 + 每一个节点交换机中都有一个转发表，里面存放了到达每一个
主机的路由。那么广域网中的主机越多，查找转发表就越费时间。 + 在广域网中一般采用层次地址结构:前一部分表示该主机所连接的分组交换机的编号，后一部分表示所连接的分组交换机的端口号（或主机号）。
3. 数据报和虚电路优缺点分析
1）传输短报文时数据报服务有优势 + 若报文长度较短，在128个字节之内，可采用128个
字节为分组长度，则往往一次传送一个分组就可以了。这样，用数据报既迅速又经济。若用虚电路，为了传送一个分组而建立虚电路和释放虚电路就很浪费网络资源。 2）虚电路服务减少数据流量的额外开销 + 在交换节点进行数据存储转发时，若使用数据报，每个分组必须携带完整的地址信息。而使用虚电路时，每个分组不需要携带完整的目的地址，而仅需要有个很简单的虚电路号码的标志，这就使分组的控制信息部分比特数减少，因而减少了额外开销。
完成虚电路服务过程的步骤：
(1) 虚电路的建立所谓建立一条虚电路，实际上就是填写源节点与目的节
点之间沿途各节点的入口出口表。 (2) 数据传送虚电路建立后，所有待发的数据分组均由此虚电路传送。
这样，在传输一个分组时，分组头部不需要填入目的节点的完整地址，只要带上虚电路号就可以了。 (3) 虚电路的释放当数据传输结束后，源主机发一呼叫清除分组给目的主机，目的主机送回一清除确认分组给源主机。至此，该虚电路就释放了，即从入口出口表中删去相应信息。
– 当网络发生拥挤时，数据报服务可以迅速为单个分组选择流量较少的路径。

计算机体系结构完整讲义ppt课件

• 计算机的更新换代
– 第一代：电子管计算机 – 第二代：晶体管计算机
硬件设计公理：越小越快
– 第三代：中小规模集成电路
– 第四代：大或超大规模集成电路
– 第五代：VLSI(甚大规模集成电路)
计算机性能的大幅度提高和更新换代，一方面依靠器件的不断更新，同时也依赖系统结构的不断改进。
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二按计算机系统成本分类
• 是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配
– 1964年，IBM/360系列机的总设计工程师G.M. Amdahl、G.A. Blauw、F.P. Brooks等人提出。也称体系结构。
– 是从程序员的角度所看到的系统的属性，是概念上的结构和功能上的行为
• 1.2.2 计算机系统的设计方法
• ---软硬件舍取的基本原则 • ---计算机系统设计者的主要任务 • ---计算机系统设计的基本方法（三种）
• 计算机语言：是用以描述控制流程的、有一定规则的字符集合
– 语言不是专属软件范畴，可以介属于计算机系统的各个层次，具有不同作用
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1.1.1计算机系统的多级层次结构
从使用语言的角度上，将计算机系统看成按功能划分的多级层次结构
机器、汇编、高级、应用语言
低级
高级
后者比前者功能更强、使用更方便；
而前者是后者发展的基础，在单条指令的执行速度相比较，前者更快。
•第1章 •第2章 •第3章 •第4章 •第5章 •第6章
计算机系统设计基础数据表示与指令系统性能分析流水技术和向量处理阵列计算机多处理机系统数据流计算机
1
第1章计算机系统设计基础
• 1.1 计算机系统的基本概念 • 1.2 计算机系统的设计技术 • 1.3 计算机系统的性能评价 • 1.4 计算机系统结构的发展

《计算机体系结构》课件

ABCD
理解指令集体系结构、处理器设计、存储系统、输入输出系统的基本原理和设计方法。
培养学生对计算机体系结构领域的兴趣和热情，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
CHAPTER
02
计算机体系结构概述
计算机体系结构定义
计算机体系结构是指计算机系统的整体设计和组织结构，包括其硬件和软件的交互方式。
CHAPTER
06
并行处理与多核处理器
并行处理概述
并行处理
指在同一时刻或同一时间间隔内完成两个或两个以上工作的能力
。
并行处理的分类
时间并行、空间并行、数据并行和流水并行。
并行处理的优势
提高计算速度、增强计算能力、提高资源利用率。
多核处理器
1 2
多核处理器
指在一个处理器上集成多个核心，每个核心可以独立执行一条指令。
间接寻址
间接寻址是指操作数的有效地址通过寄存器间接给出，计算机先取出寄存器中的地址，再通过该地址取出操作数进行操作。
CHAPTER
04
存储系统
存储系统概述
存储系统是计算机体系结构中的重要组成部分，负责存储和检索数据和指令。
存储系统通常由多个层次的存储器组成，包括主存储器、外存储器和高速缓存等。
《计算机体系结构》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 引言 • 计算机体系结构概述 • 指令系统 • 存储系统 • 输入输出系统 • 并行处理与多核处理器 • 流水线技术 • 计算机体系结构优化技术
CHAPTER
01
引言
课程简介
计算机体系结构是计算机科学的一门核心课程，主要研究计算机系统的基本组成、组织结构、工作原理及其设计方法。

计算机体系结构L5_CA流水线和向量处理机

计算机体系结构
北理工计算机学院
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一次重叠执行方式
一种最简单的流水线方式每次只重叠执行两条指令，故称为一次重叠特点：在第K条指令完成之前就开始处理第
K+1条指令（重叠执行两条指令）
取指k 分析k 执行k 取指k+1 分析k+1 执行k+1 取指k+2 分析k+2 执行k+2
如果三个过程的时间相等，都为t，则执行n 条指令的时间为：T=(1+2n)t
计算机体系结构
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先行指令缓冲站
先行程序计数器 PC1
主
存控
指令缓冲
制器
存储区
控制逻辑
现行程序计数器 PC
指令分析部件
指令寄存器 IR
先行指令缓冲站的组成
计算机体系结构
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先行指令缓冲站
指令缓冲存储区和相应的控制逻辑
按队列方式工作。只要指令缓冲站不满，它就自动地向主存控制器发取指令请求，不断
取指k
分析k 执行k 取指k+1 分析k+1 执行k+1
取指k+2 分析k+2 执行k+2
如果三过程的时间相等，执行n条指令的时间为：T=(2+n)t
采用二次重叠执行方式能够使指令的执行时间缩短近三分之二。
计算机体系结构
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二次重叠执行方式
部件
执行
k k+1 k+2
分析
k k+1 k+2
计算机体系结构
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例题解答

微型计算机控制系统课件第5章数字控制器的直接设计技术

2）根据系统的性能指标要求以及实现的约束条件构造闭环z传递函数φ(z);
3）依据式（5-3）确定数字控制器的传递函数D(z)；
G(z)
Z H 0 ( s)GC
(s)
1 eTs
Z
s
GC
(s)
;
4）由D(z)确定控制算法并编制程序。
D(z) 1 Φ(z) G(z) 1 Φ(z)
数字控制器的直接设计步骤
i0
i 1
数字控制器的直接设计步骤最少拍无差系统的设计达林控制算法
最少拍无差系统的设计
1、最少拍无差系统定义：
在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态静无差的系统。
其闭环z传递函数具有如下形式：
(z) m1z1 m2 z2 m3 z3 mn zn
上式表明：闭环系统的脉冲响应在n个采样周期后变为零，即系统在 n拍后到达稳态。
要保证输出量在采样点上的稳定,G(Z)所有极点应在单位圆内要保证控制量u 收敛， G(Z)所有零点应在单位圆内
稳定性要求
所谓稳定性要求，指闭环系统的连续物理过程真正稳定，而不仅仅是在采样点上稳定。前面的最少拍系统设计，闭环Z传递函数φ(z)的全部节点都在z=0处，因此系统输出值在采样时刻的稳定性可以得到保证。但系统在采样时刻的输出稳定并不能保证连续物理过程的稳定。如果控制器D(z)设计不当，控制量u就可能是发散的，系统在采样时刻之间的输出值将以振荡形式发散，实际连续过程将是不稳定的。下面以一实例说明。
3.774 16.1z1 46.96z2 130.985z3
稳定性要求
从零时刻起的输出系列为0，1，1，…，表面上看来可一步到达稳态，但控制系列为3.774，16.1，49.96，-130.985，…，故是发散的。事实上，在采样点之间的输出值也是振荡发散的，所以实际过程是不稳定的，如图所示。

计算机系统结构多媒体教程课件_第五章多处理机系统2

• 这是顺序处理的典型算法，共需三个乘一加循环，六级运算，见图5-37（b）所示。它对于多处理并不合适，而采用前一式算法更加有效，只需四级运算即可，见图5-37（a）所示。 • 图中P为所需处理机数目；Tp为运算级数； Sp为加速度，Sp=T1/Tp；EP=Sp/P。可见， Sp>1，即运算的加速总是伴随着效率的降低。
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一、问题由来
• 当每个处理机都有自己专用的cache时，系统效率提高，但产生cache不一致问题。
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1、共享可写数据引起的不一致
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2、进程迁移引起数据不一致
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2、进程迁移引起数据不一致
• P1、p2都有共享数据X拷贝，p2修改了X，并采用写通过策略，同时修改内存中的X。当该进程迁移到P1上，这时P1中仍然是X。
目录表法：（非总线结构）
主存设置目录表〈数据块地址，指示器、标志位〉，某PE写Cache时，通知指示器中的PE处理。
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5.3.4 多处理机系统的特点
1.结构灵活性 • 相比并行处理机的专用性，多处理机系统是要把能并行处理的任务、数组，以及标量都进行并行处理，有较强的通用性。因此多处理机系统要能适应更多样化的算法，具有更灵活的结构，以实现各种复杂的机间互联模式。
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ห้องสมุดไป่ตู้
多处理机系统的特点(cont.)
2.程序并行性 • 在多处理机中，并行性存在于指令外部，即表现在多任务之间。为充分发挥系统通用性的优点，便要利用多种途径：算法、程序语言、编译、操作系统以至指令、硬件等，尽量挖掘各种潜在的并行性。

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

控制信号指令译码 /控制器
F→IR
IR
总线B IR→B
设ALU的功能有： F = A + B (ADD)， F = A - B (SUB)， F = A + 1 (INC)， F = A - 1 (DEC)，
MAR F→MAR
ABUS
M
Read Write
DBUS
F→PC F→R0 F→R1
F→Rn-1
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5了5条微指令I1～I5所发出的控制信号a～j。设计微指令的控制字段，要求保持微指令本身的并行性，需要最少的控制位数为______。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 10
微指令
激活的控制信号
abcde f gh i j
I1 √
√√√
I2
√√
√√
I3
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计算机组成原理考研辅导
5 第章中央处理器
2021年9月3日 21:40:12
考研大纲
（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理
1. 硬布线控制器 2. 微程序控制器
微程序、微指令和微命令微指令格式，微命令的编码方式微地址的形成方式
水平型垂直型混合型
A1 A2 … An-1 An 判断测试字段后续地址字段
操作控制
顺序控制
μOP 微操作码
Rd 目的地址
Rs 源地址
25
5.4 硬布线控制器和微程序控制器二、微程序控制器硬布线与微程序控制器的特点：硬布线：速度快，不规整，修改及扩充困难微程序：速度慢，规整，容易修改及扩充

计算机体系结构第5章_并行处理技术

第5章并行处理技术
3.累加和并行算法
对于累加和这样的递归操作，为了加快并行计算，常采用递归折叠方法。
一般而言，对于在P个处理单元上实现P个元素累加求和，需要折叠 log2 P 次，并行相加 log2 P 次，并行传送数据的次数根据各PE间互连网络的拓扑结构不同而有很大差异。设加法1次所需的时间为t加，并行相加的总次数为n，数据在两个相邻处理单元之间传送一次所需的时间为t传，并行传送数据的总次数为 x，则并行处理所需的总的时间为：nt加+ xt传。
在设计互连网络时应考虑以下的四个特征： 1.通信工作方式通信工作方式可分为同步和异步两种。 2.控制策略控制策略分为集中和分散两种。 3.交换方式交换方式分为线路交换和分组交换两种。 4.网络拓扑网络拓扑分为静态和动态两种。
第5章并行处理技术
5.3.2 互连函数的表示互连函数----互连函数描述的是各处理单元之间或处理单元与共享主存
(1)若处理单元的个数P＜n2
第5章并行处理技术
第5章并行处理技术
下面分析这种并行算法的计算时间和通信时间。 ①计算时间用Pij计算Cij时，需要对(n/m×n/m)阶子矩阵中的每个元素cij进行n次乘法和n次加法，故Pij的运行时间为： n/m×n/m×n×(t乘+t加)=n3/m2×(t乘+t加)
(3)∵ t乘、t加和tw 均为一个指令周期，ts忽略不计，n=64，m=8 ∴ 整个矩阵乘算法所需的总的运行时间为： TP =n3/m2×(t乘+t加)+ 2(mts + n2/m×tw) =643/82×(1+1)+2(0+642/8×1) =9216(指令周期)
第5章并行处理技术