计算机系统基础,,占总分150分中的40分完整考点掌握有一定难度建议 量力而行,.,2,参考教材,深入理解计算机系统，第2版Randal E.Bryant, David O'Hallaron 龚奕利，雷迎春机械工业出版社Computer Systems: A Programmer's Perspective (2nd Edition),2,.,3,参考教材,计算机系统基础袁春风机械工业出版社深入理解计算机系统的子集,3,.,4,课程概要,程序的结构和执行处理器的结构存储系统程序性能的优化程序在系统中的运行程序的链接进程虚拟存储系统程序间的通信和交互系统I/O网络编程并发编程,4,.,5,计算机的抽象模型,5,.,6,桌面计算机-IA32,6,.,7,桌面计算机-Core i7,7,.,8,计算机系统,,8,.,9,考试大纲和解读,9,.,10,处理器系统结构,CPU中的时序电路单周期处理器的设计流水线处理器的基本原理数据冒险(Data Hazard)的处理流水线设计中的其它问题,10,.,11,解读-基础,信息在计算机上的表示整数浮点数数据的大小和顺序(大小端)程序的表示(汇编指令)数据访问算术和逻辑运算数组的表示和访问复杂数据结构的表示程序动态表示控制过程调用栈参数传递,11,.,12,解读,指令集格式电路的基本概念逻辑门组合电路时钟顺序电路时序阶段流水线,12,.,13,存储器结构,存储器层级结构局部性计算机高速缓存器(Cache)的原理高速缓存对系统性能的影响,13,.,14,解读,不同介质的特征高速缓存内存外存程序运行的局部性指令数据高速缓存对程序性能的影响命中率高速缓存的形式直接映射全相关组相关,14,.,15,优化程序性能,优化程序性能编译器优化的能力和局限程序性能的表示应用特性(体系结构无关)的优化体系结构相关的优化限制因素发现和消除性能瓶颈,15,.,16,解读,理解程序的执行过程/函数调用的代价编译器优化的局限程序的正确性结构无关的优化消除循环的低效减少函数调用减少不必要的内存访问现代处理器的理解多功能单元流水周期数和时延体系结构相关的优化数据的依赖提高并行循环展开,16,.,17,虚拟存储系统,地址空间虚拟存储虚拟存储的管理翻译和映射TLB动态内存管理垃圾收集,17,.,18,18,.,19,解读,地址类型物理地址、虚拟地址内存管理页请页地址转换页表TLB(加速)动态内存的管理为什么方法垃圾回收标记-清扫,19,.,20,链接,静态链接目标文件符号和符号表重定位和加载动态链接库,20,.,21,解读,21,.,22,进程,异常进程进程控制信号和信号量进程间的通信进程间信号量的控制,22,.,23,解读,异常主控流程/其他事物中断进程CPU的虚拟化上下文核心/用户信号的机制,23,.,24,并发编程,各种并发编程模式共享变量线程同步其它并行问题线程安全可再入竞争死锁,24,.,25,系统I/O,I/O概念文件文件操作共享文件,25,.,26,网络编程,网络客户端/服务器模型(Client/Server)套接字接口(Socket)HTTP请求Web服务器,26,
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