復旦大學軟件工程考研(MSE)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)復習資料PPT演示課件

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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 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 標記-清掃,19,.,20,鏈接,靜態(tài)鏈接 目標文件 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,