计算机组成原理答辩论文
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关于计算机组成原理的课程论文(2)计算机组成原理的课程论文篇三浅谈计算机组成原理课程【摘要】本论文主要论述了冯·诺依曼型计算机的基本组成与器控制单元的构建方法。
计算机组成原理是依据计算机体系结构,在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上,设计计算机各部件的具体组成,以及它们之间的连接关系,实现机器指令级的各种功能和特性。
一台计算机的核心是CPU,CPU的核心就是他的控制单元,控制单元直接影响着指令系统,它的格式不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响机器的适用范围。
【关键词】冯诺依曼型计算机,计算机的组成,指令系统,微指令一、计算机组成原理课程综述计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程,是计算机专业重要的专业基础课,它对其它课程有承上启下的作用,它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”,它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。
它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。
以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理;以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。
课程内容按横向方式组织,即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理,而是从一般原理出发,结合实例加以说明。
二、计算机组成原理主要内容和基本原理1、计算机的基本组成(一)冯·诺依曼计算机的特点1)计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。
2)指令和数据以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访。
3)指令和数据均用二进制数表示。
4)指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
5)指令在存储器内按顺序存放。
通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
6)机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
计算机的核心─CPU1.CPU的简介和历史发展CPU的外部组成:控制单元,存储单元(寄存器,缓存),逻辑运算单元。
CPU的外部组成:芯片,金属壳(保护CPU,增加散热面积),引脚(固定CPU,连通电路)。
CPU是计算机的核心部件,处理计算机中的所有数据,使计算机完成各种功能,并使各部件协调工作,决定了计算机的整体性能。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。
寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据,由运算器完成指令所规定的运算及操作。
CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。
1971 Intel 4004,世界上第一款微处理器1974 Intel 8008,第一个8位的微处理器;1974 Intel 8080,第一个真正的微处理器;1978 Intel 8086,16位微处理器;Intel 80186;1982 Intel 80286;1985 Intel 80386,新一代32位核心微处理器;1993 Pentium(奔腾);从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是0.75MIPS,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。
CPU 从最初发展至今期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以64位微处理器,基本上可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。
1971年世界第一台微处理器Inter 的4004出现,内部集成2300个晶体管;1978年Inter16位处理器8086和与之配合的数学协处理器8087同时推出;1979年Inter8088推出,内含27000个晶体管,外部数据总线减少为8位,也首次运用于IBM PC中,预示微机时代即将来临.1982年Inter又推出了16位的80286,内部晶体管13.4万个,时频由最初的6MHZ升为20MHZ;1985年32位处理器80386推出,时频达到12.5MHZ 以上;1989年集成120万晶体管的80486出现,时频90MHZ,性能比386提高了4倍;1993年奔腾时代来临,奔腾1,世界上第一台586级处理器,310万晶体管,时频200MHZ;1996年奔腾Pro,550万晶体管,理速度是一代的2倍;同时第一次采用2级内存,同年奔腾MMX推出,L1缓存加倍;1997年,奔腾Pro与MMX结合,奔腾2出现,性能大大提高;1998年奔腾3出现,一级缓存2KB,二级缓存512KB,安全性能大大提高;2000年奔腾4推出,主频超过1.7GHZ.之后又出了双核,四核.Inter处理器的发展就代表了CPU的发展,其中不乏其他公司产品,如AMD等。
大家好!今天,我站在这里,非常荣幸能够向大家汇报我的毕业设计——计算机答辩。
在此,我要感谢我的导师对我的悉心指导和帮助,感谢同学们在我学习过程中给予的支持与鼓励。
首先,请允许我简要介绍一下我的毕业设计。
本次毕业设计题目为“基于XXX的XXX系统设计与实现”,主要研究XXX技术在XXX领域的应用。
在导师的指导下,我通过查阅大量文献资料,结合实际需求,完成了该系统的设计与实现。
一、设计背景与意义随着科技的飞速发展,XXX技术在XXX领域的应用越来越广泛。
为了提高XXX领域的效率,降低成本,实现智能化管理,本系统应运而生。
该系统的设计与实现,对于XXX领域的发展具有重要意义。
二、系统需求分析在需求分析阶段,我通过问卷调查、访谈等方式,对XXX领域的实际需求进行了深入的了解。
根据收集到的信息,我将系统需求分为以下几个方面:1. 功能需求:系统应具备XXX、XXX、XXX等功能模块。
2. 性能需求:系统应具备高并发、高可用、高可靠等特点。
3. 安全需求:系统应具备数据加密、身份认证、权限控制等功能。
4. 易用性需求:系统应具备友好的用户界面,方便用户操作。
三、系统设计与实现在系统设计阶段,我遵循软件工程的基本原则,采用模块化设计方法,将系统划分为多个模块。
具体如下:1. 数据库设计:根据需求分析,设计合理的数据库结构,包括数据表、视图、存储过程等。
2. 系统架构设计:采用分层架构,包括表现层、业务逻辑层、数据访问层等。
3. 功能模块设计:根据需求分析,设计系统功能模块,包括XXX模块、XXX模块、XXX模块等。
4. 系统实现:采用XXX编程语言和XXX开发工具,完成系统功能模块的实现。
四、系统测试与优化在系统测试阶段,我进行了功能测试、性能测试、安全测试等多种测试,确保系统稳定可靠。
在测试过程中,发现了一些问题,并及时进行了优化。
具体优化措施如下:1. 优化数据库查询语句,提高查询效率。
2. 优化系统性能,提高系统响应速度。
计算机组成原理论文(2)计算机组成原理论文篇二《计算机组成原理的教学方法研究》摘要:《计算机组成原理》是计算机及相关专业的核心课程。
该课程理论性强、知识点多,学生普遍感觉难学难考。
本文主要通过探讨教学过程中出现的一些问题,从教学目标、教学方法、实践教学和考核方式几个方面进行了研究,提出解决问题的对策。
关键词:计算机组成原理教学方法实践教学考核1 目前存在的主要问题《计算机组成原理》是我国高等教育计算机及相关专业的核心课程,与计算机专业的多门课程有着紧密的联系。
课程不以某种类型的计算机为模型,而是从原理上介绍计算机各部件的结构、功能和原理,理论性强、概念多、知识抽象,与学生们一贯认知的PC机有较大差别。
有的学生提出,每堂课老师都介绍那么多新名词很难接受;有的学生把这门课程当作文课程来学,认为只要考试前突击背题就能通过;有的学生甚至认为自己的兴趣和就业方向是应用程序开发,硬件原理根本没必要掌握。
针对这些偏见,要求教师在教学过程中,从教学目标、教学方法、实践教学和考核方式几个方面着手,帮助学生树立正确的学习态度,运用合理的学习方法,以达到良好的教学效果。
2 明确教学目标根据教学大纲和计算机专业人才培养的需求,一般来说教学目标主要是:熟悉计算机硬件基本原理,掌握冯诺依曼计算机的总体结构,能够运用所学知识完成简单的硬件系统设计。
在教学过程中,不仅仅要研究具体硬件模块的原理,更要强调对硬件结构的设计思路以及系统级的认知。
3 注重联系科学施教《计算机组成原理》和其他课程一样,需要教师采用科学的教学方法,生动的语言,良好的课堂互动,来和学生共同完成教学任务。
要想把纷繁复杂的概念,各种设计完全理解,就不能孤立地研究各个知识点,需要联系地看问题。
3.1 把握课程间的联系《计算机组成原理》在计算机专业课程的学习中具有重要的地位,起到了承上启下的作用。
《计算机导论》、《模拟电路》、《数字电路》、《汇编语言》、《高级程序设计》等先修课程中的许多知识点,在本门课程中都有所体现,与《操作系统》、《计算机体系结构》等后续课程也有着紧密的联系。
合肥学院课程综述论文题目系部计算机科学与技术专业计算机科学与技术班级计科系12级计本(3)班学生姓名程浩帆2014 年 5 月 6 日计算机组成原理课程综述摘要计算机从产生到现在不过短短60多年。
但它已经深入到人类生活的各各角落,现在人类的生活如果离开了计算机是难以想象的,而对于一个计算机科学与技术专业的学生来说,学习计算机组成原理却也是至关重要的。
本综述论文主要讲述计算机组成原理课程综述课程主要内容和基本原理、实际应用,以及学习的心得体会。
基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑部件的原理、参数及使用方法,学习计算机设计中的入门性知识,掌握维护、使用计算机的技能。
【关键词】 CPU 总线存储器指令系统控制单元(一)计算机组成原理课程综述:本书突出介绍计算机组成的一般原理,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,即采用自顶向下的分析方法,详细讲述了计算机组成原理。
通过对计算机系统概述、系统总线、存储系统、输入输出系统、中央处理器、控制单元的深入剖析和详细讲解,使得我们可以更形象更好地理解计算机的基本组成和工作原理。
从总体看全书共分为4篇,第1篇(第1、2章)介绍计算机的基本组成、发展及应用;第2篇(第3、4、5章)介绍系统总线、存储器(包括主存储器、高速缓冲存储器和辅助存储器)和输入输出系统;第3篇(第6、7、8章)介绍CPU的特性、结构和功能,包括计算机的算术逻辑单元、指令系统、指令流水、RISC技术及中断系统;第4篇(第9、10章)介绍控制单元的功能和设计,包括时序系统以及采用组合逻辑和微程序设计控制单元的设计思想与实现措施。
通过本书的学习,可以对计算机的原理有个整体的概念,这将有助于我们以后能够更好的与计算机打交道。
同时在以后工作中,我们遇到的计算机的问题都可以用我们在这本书中学到的原理来解释和应用。
(二)课程主要内容和基本原理:本书中主要讲到常用的组合逻辑器件,如译码器、数据选择器、编码器、ALU的原理;常用的同步时序电路,如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法,数字化编码,数制及数制转换,数据表示,检错纠错码;数据的算术与逻辑运算,运算器的功能、组成与设计;典型机的运算器实例。
计算机组成原理参考论文计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程,也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一,它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用。
下面是店铺给大家推荐的计算机组成原理参考论文,希望大家喜欢!计算机组成原理参考论文篇一《计算机组成原理实验教学改革探讨》摘要:本文首先分析了当前计算机组成原理实验教学现状及存在的问题,实验教学在计算机组成原理教学环节的重要作用,然后提出了计算机组成原理实验教学的改革思路,最后进行了总结。
关键词:实验教学计算机组成原理实验安排实验教改Abstract:This paper analyzes the important role of the current computer composition principle experiment teaching situation and existing problems,experimental teaching in teaching computer organization,and then propose a computer composition principle experiment teaching reform ideas,and finally summarized.Key words:experimental teaching;computer organization;experimental arrangement;experiment Reform 本文主要阐述了计算机组成原理实验教学的改革思路。
以全面提高教学质量为宗旨,以创新设计模式为主要指导思想,将硬件描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中,逐步更新传统硬件实验中的陈旧内容、模式及其实验平台,将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。
改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合,对课程的内容有很好的对应性。
计算机组成原理论文(最终定稿)第一篇:计算机组成原理论文课程论文题目系部专业班级学生姓名学号计算机组成原理论文计算机科学与技术计算机科学与技术2012 年 5 月 16 日计算机组成原理课程综述内容摘要计算机组成原理是计算机科学与技术专业的主干硬件专业基础课,本书突出介绍计算机组成的一般原理,不结合任何具体机型,在体系结构上改变了过去自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,即采用自顶向下的分析方法,详述了计算机组成原理,使读者更容易形成计算机的整体概念。
此外,为了适应计算机科学发展的需要,除了叙述基本原理外,本书还增加了不少新的内容,书中举例力求与当代计算机技术相结合,考虑到不好学校不设外部设备课程,故本书适当地增加了外存和外部设备的内容。
通过本书的学习,可以对计算机的原理有个整体的概念,能有个大概的了解,对待不同的机型以后也会好掌握的。
计算机组成原理课程综述在计算机普及的今天,现代信息技术飞速发展,计算机的应用在政治、经济、文化等方方面面产生了巨大影响。
而计算机的知识更新的速度非常的快,这就使得我们这些学计算机的面临着要不断的更新自己关于计算机的知识,以适应市场的需要。
其实在大学四年里,我们并不能学到很多的知识,我们学习的只不过是如何学习的能力,大学就是培养学生各种能力的地方。
在大学里学到的知识很多是你以后走上社会用不到的。
这就要求我们在学习课本上的理论知识的同时,还应从中学习到学习的能力。
计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程,是计算机专业重要的专业基础课,它对其它课程有承上启下的作用,它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”,它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。
它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理,培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。
它既有自身的完整理论体系,又有很强的实践性。
计算机组成原理论文计算机组成原理是计算机科学与技术中的一门基础课程,它主要研究计算机系统的组成和运行原理。
在当今信息化社会,计算机已经成为人们生活中不可或缺的一部分,而了解计算机组成原理对于理解计算机工作方式、提高计算机系统设计能力和解决计算机系统问题都是至关重要的。
首先,计算机组成原理涉及到计算机硬件系统的各个部分,包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备和总线等。
CPU是计算机的核心部件,它负责执行计算机程序中的指令,控制整个计算机系统的运行。
内存则用于存储程序和数据,而输入输出设备则用于与外部世界进行信息交互。
总线则是连接各个部件的通信通道,它承担着数据传输和控制信号传递的功能。
其次,计算机组成原理还包括计算机系统的运行原理,主要涉及指令执行过程、数据存储与传输、中断处理和输入输出等方面。
在计算机程序执行过程中,CPU需要按照指令的要求进行数据的读取、运算和存储,而这一系列的操作都是按照特定的时序和控制信号来完成的。
同时,计算机系统还需要处理外部设备的输入输出请求,保证数据的正确传输和处理。
最后,计算机组成原理还包括计算机系统的性能优化和设计原则。
在计算机系统设计中,需要考虑到计算机硬件的成本、功耗、性能和可靠性等方面的因素,以及如何在这些因素之间进行权衡和取舍。
同时,计算机系统的设计还需要考虑到未来的扩展性和可维护性,以便在系统需求发生变化时能够进行相应的调整和升级。
总的来说,计算机组成原理是计算机科学与技术中的一门重要课程,它涉及到计算机硬件系统的组成和运行原理,以及计算机系统的设计和优化原则。
通过学习计算机组成原理,可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作方式,提高计算机系统设计能力,并为今后的计算机系统研究和开发奠定基础。
因此,我们应该重视计算机组成原理的学习,不断深入探索其中的奥秘,为推动计算机科学与技术的发展做出自己的贡献。
关于计算机组成原理的课程论文推荐文章计算机图形学的结课论文计算机图形学课程期末论文热度:计算机网络原理论文热度:计算机组装与维修的相关论文热度:计算机基础课程论文2500字热度:计算机组成原理论文4000字热度:计算机组成原理课程是硬件系列课程中的核心课程,是计算机专业重要的专业基础课程,计算机原理课对其它课程有承上启下的作用,它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。
下面是店铺为大家整理的计算机组成原理的课程论文,希望大家喜欢!计算机组成原理的课程论文篇一试谈中专计算机组成原理教法摘要计算机组成原理是计算机专业的一门基础核心专业基础课程,在该专业的课程体系中起着打地基的作用,学好这门课程对于提高学生的理论认知水平和实践能力有着极为重要的作用。
本文从用简单的问题切如枯燥的学习知识;把抽象的知识具体化;通过学生讲解来验证教学效果,三个方面的方法来讲解如何教授中专计算机组成原理这门课程。
关键词问题简单化知识具体化计算机组成原理的教学内容强调以计算机硬件部件和和整机系统知识为主的同时,还必需适当兼顾与硬件关系最密切的基础软件知识的学习。
那种把计算机组成原理完全作为纯硬件课来处理,是陈旧的认识和过时的做法,不符合当今计算机研究和教育发展的潮流。
学好这门课的目的是为了了解计算机的构成及基本工作原理。
学生应能抽象出一个计算机模型,在此基础上,理解计算机是如何工作的。
但是计算机组成原理这门课专业性很强,很抽象,也很枯燥。
而现在的中专学生基础差,缺乏学习主动性,学习新知识时理解能力也相对比较薄弱。
本文针对中专学生的这一特征,提出了怎样教授计算机组成原理这门课程。
利用一种以培养学生的理解、联系实际能力为核心的教学模式,并就该模式下的课堂理论教学、课后练习与辅导、教学效果检验等三个环节进行详细的阐述。
一、用简单的问题切如枯燥的学习知识在讲解十进制数与二进制数之间相互转换这个问题时,我并没有直接讲转换算法,而是先提问了一个学生们都认为很简单,但是又回答不正确的问题,来引起学生们的学习兴趣,我提问的问题是:计算机用的是直流电还是交流电,对此问题,我让同学们进行讨论,并说出你回答的答案的依据,几乎所有的学生都认为,计算机用的是交流电。
计算机专业毕业论文答辩自述范文(通用8篇)计算机专业毕业论文答辩自述篇1各位老师,下午好!我叫XX,是XX级XX班的学生,论文是在**导师的悉心指点下完成的,在这里我向我的导师表示深深的谢意,向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢,并对三年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。
下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报,恳请各位老师批评指导。
首先,我想谈谈本次毕业论文设计的目的和意义。
作为计算机应用的一部分,图书销售管理系统对图书销售进行管理,具有着手工管理所无法比拟的优点,极大地提高图书销售管理效率及在同行业中的竞争力。
因此,图书销售管理系统有着广泛的市场前景和实际的应用价值。
其次,我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。
本文分成五个部分。
第一部分是综述。
这部分主要论述本系统开发的目的和意义,与业务相关的管理原理,以及与系统相关MIS系统开发原理与方法。
第二部分是系统分析。
这部分分析用户需求,进行调查分析,旨在根据用户需求和资源条件,基于现状确定新系统的逻辑模型,即从抽象信息管理的角度,系统为了满足用户,应该存储、转换和传输哪些信息,具有哪些功能,从而明确系统应该做什么。
第三部分是系统设计。
通过系统的总体设计和详细设计,整合系统分析的结果,以得到一个用户满意的实施方案。
第四部分是系统实现。
根据系统设计的内容,讨论了系统对人员和平台的要求、数据库表结构的建立和数据输入,并设计和测试了应用程序。
第五部分是系统运行。
这部分描述了系统操作使用的方法,进行一些系统测试,并评价了该系统。
最后,我想谈谈这篇论文和系统存在的不足。
这篇论文的写作以及系统开发的过程,也是我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。
虽然,我尽可能地收集材料,竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作和系统开发,但论文还是存在许多不足之处,系统功能并不完备,有待改进。
请各位评委老师多批评指正,让我在今后的学习中学到更多。
增加存储器宽度提高主存储器的性能
邹嘉欣
(哈尔滨理工大学软件学院)
摘要主存是存储层次中紧接着Cache下面的一个层次。
主存是数据输入的目的地,也是数据输出的发源地,它既被用来满足Cache的请求,也被用作I/O接口。
主存的性能主要用延迟和带宽来衡量。
以往,Cache主要关心的是主存的延迟(它影响Cache的失效开销),而I/O则主要关心主存的带宽。
随着第二级Cache的广泛使用,主存带宽对于Cache来说也变得重要了,这是因为第二级Cache的块大小较大的缘故。
主存的性能指标主要看延迟和带宽。
关健词主存性能延迟带宽
To improve the performance of the main memory is a new idea
Zou jiaxin
(harbin university of science and technology software college)
Abstract Memory is the memory hierarchy and a level below Cache. Memory is the destination of data input, is also the birthplace of output data, it can be used to satisfy the request of Cache, also can be used as I/O interface. The main performance is mainly used to measure the latency and bandwidth. In the past, Cache is primarily concerned with memory latency (failure overhead it affect Cache), while I/O is primarily concerned with the main memory bandwidth. With the wide use of second Cache, main memory bandwidth for Cache is also very important, this is because the second Cache block size larger. The performance index of main memory latency and bandwidth.
Keywords memor cache delary blandwitch
0 引言
主存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。
计算机中所有程序的运行都是在主存中进行的,因此内存的性能对计算机的影响非常大。
主存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。
只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来,内存的运行也决定了计算机的稳定运行。
主存如此重要,所以更快的存储速度1. 主存的主要性能指标:延迟和带宽2. 以往:Cache主要关心延迟,I/O主要关心带宽3.现在:Cache关心两者在下面的讨论中,我们以处理Cache失效为例来说明各种存储器组织结构的好处。
在计算机的组成结构中,有一个很重要的部分,就是存储器。
存储器是用来存储程序和数据的部件,对于计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。
存储器的种类很多,按其用途可分为主存储器和辅助存储器,主存储器又称内纯初期(简称内存,港台称之为记忆体)。
内存又称主存,是cpu能直接存执的存储空间,由半导体器件制成。
内存的特点是存取速率快。
内存是计算机中的主要部件,它是相对于外存而言的。
我们平常使用的程序,如windows操作系统、打字软件、游戏软件等,一般都是安装在硬盘等外存上的,但仅此是不能使用其功能的,必须把它们调入内存中运行,才能真正使用其功能,我们平时输入一段文字,或玩一个游戏,其实都是在内存中进行的。
就好比在一个书房里,存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存,而我们工作的办公
桌就是内存。
通常我们把要永久保存的、大量的书记存储在外存上,而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上,当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度
1 相关
1.1 为了减少失效开销TM,应该:
减少主存延迟
提高主存带宽
1.2 增加Cache块大小能利用主存带宽增加所带来的好处在以下的讨论中,我们假设基本存储
器结构的性能为:送地址需4个时钟周期
每个字的访问时间为24个时钟周期
传送一个字的数据需4个时钟周期
如果Cache大小为4个字,则:
失效开销=4×(4+24+4)
=4×32=128(时钟周期)
带宽=16/128=0.0125(字节/时钟周期)
2 方法
(1). 增加存储器的宽度
◆性能举例(参照前面的假设)
当宽度为4个字时:
失效开销=1×32(周期)
带宽=0.5(字节/周期)
缺点:
增加CPU和存储器之间的连接通路的宽度
CUP和Cache之间有一个多路选择器
扩充主存的最小增量增加了相应的倍数
写入有可能变得复杂
举例:DEC的Alpha Axp21064:256位宽
2. 采用简单的多体交叉存储器
在存储系统中采用多个DRAM,并利用它们
潜在的并行性。
性能举例:(参照前面的假设)
失效开销=4+24+4×4=44(周期)
带宽=0.4(字节/周期)
存储器的各个体一般是按字交叉的交叉存储器(interleaved memory)通常是指存储器的各个体是按字交叉的。
字交叉存储器非常适合于处理:Cache读失效,写回法Cache中的写回假设四个存储体的地址是在字一级交叉的,即存储体0中每个字的地址对4取模都是0,体1中每个字的地址对4取模都是1,依此类推。
3 例子
假设某台机器的特性及其Cache的性能为:
·块大小为1个字
·存储器总线宽度为1个字
·Cache失效率为3 %
·平均每条指令访存1.2次
·Cache失效开销为32个时钟周期(和上面相同)
·平均CPI(忽略Cache失效)为2
试问多体交叉和增加存储器宽度对提高性能各
有何作用?
如果当把Cache块大小变为2个字时,失效率降为2%;块大小变为4个字时,失效率降为1%。
根据5.6.2小节中给出的访问时间,求在采用
2路、4路多体交叉存取以及将存储器和总线宽
度增加一倍时,性能分别提高多少?
在改变前的机器中,Cache块大小为一个
字,其CPI为
2+(1.2×3%×32)=3.15
当将块大小增加为2个字时,在下面三种
情况下的CPI分别为:32位总线和存储器,不采用多体交叉:
2+(1.2×2%×2×32)=3.54
32位总线和存储器,采用多体交叉:
2+(1.2×2%×(4+24+8))=2.86
性能提高了10%
64位总线和存储器,不采用多体交叉:
2+(1.2×2%×1×32)=2.77
性能提高了14%
如果将块大小增加到4个字节,则:
32位总线和存储器,不采用多体交叉:
2+(1.2×1%×4×32)=3.5432位总线和存储器,采用多体交叉:
2+(1.2×1%×(4+24+16)) =2.53
性能提高了25%
64位总线和存储器,不采用多体交叉:
2+(1.2×1%×2×32)=2.77
性能提高了14%存储体的数目
体的数目≥访问体中一个字所需的时钟周期
4 结论
增加存储器宽度确实可以提高主存性能,存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器获取信息的传输速度,它是改善机器瓶颈的一的关键因素。
为了提高存储器的带宽,可以采取以下措施:
1、缩短存取周期;
2、增加存储自长,使每个存取周期可读/写更多的二进制位数;
3、增加存储体。
计算方法:带宽=每个存取周期访问位数/存取周期。
如存取周期为500ns,每个存取周期可访问16位,则它的带宽为32M位/s通过以上这些方法来提高带宽就可以提高主存的性能。
参考文献
[1] 计算机组成原理(第2版)唐朔飞。
[2] 百度百科李彦宏。
2013年12月1日。