復(fù)旦大學(xué)軟件工程考研(MSE)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料PPT演示課件

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計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ),,占總分150分中的40分完整考點(diǎn)掌握有一定難度建議 量力而行,.,2,參考教材,深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，第2版 Randal E.Bryant, David O'Hallaron 龔奕利，雷迎春 機(jī)械工業(yè)出版社 Computer Systems: A Programmer's Perspective (2nd Edition),2,.,3,參考教材,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ) 袁春風(fēng) 機(jī)械工業(yè)出版社 深入理解計(jì)算機(jī)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(chǔ)系統(tǒng) 程序性能的優(yōu)化 程序在系統(tǒng)中的運(yùn)行 程序的鏈接 進(jìn)程 虛擬存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)的抽象模型,5,.,6,桌面計(jì)算機(jī)-IA32,6,.,7,桌面計(jì)算機(jī)-Core i7,7,.,8,計(jì)算機(jī)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(shí)序電路 單周期處理器的設(shè)計(jì) 流水線處理器的基本原理 數(shù)據(jù)冒險(xiǎn)(Data Hazard)的處理 流水線設(shè)計(jì)中的其它問題,10,.,11,解讀-基礎(chǔ),信息在計(jì)算機(jī)上的表示 整數(shù) 浮點(diǎn)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(yùn)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(dòng)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(shí)鐘 順序電路 時(shí)序 階段 流水線,12,.,13,存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),存儲(chǔ)器層級(jí)結(jié)構(gòu) 局部性 計(jì)算機(jī)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(yùn)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(jià) 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(shí)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(chǔ)系統(tǒng),地址空間 虛擬存儲(chǔ) 虛擬存儲(chǔ)的管理 翻譯和映射 TLB 動(dòng)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(dòng)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(hào)和符號(hào)表 重定位和加載 動(dòng)態(tài)鏈接庫,20,.,21,解讀,21,.,22,進(jìn)程,異常 進(jìn)程 進(jìn)程控制 信號(hào)和信號(hào)量 進(jìn)程間的通信 進(jìn)程間信號(hào)量的控制,22,.,23,解讀,異常 主控流程/其他事物 中斷 進(jìn)程 CPU的虛擬化 上下文 核心/用戶 信號(hào)的機(jī)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,