计算机系统结构复习：阿姆达尔定律与性能优化

"阿姆达尔定律公式使用-杭电计算机系统结构期末复习提纲" 阿姆达尔定律是评估计算机系统性能优化效果的重要理论，它用于计算系统整体性能提升的比例。在计算机系统中，如果某部件的处理时间占整个系统运行时间的x%，将该部件的处理速度提升n倍，可以计算出系统的加速比。 （1）整个系统的加速比S可以通过以下公式计算： \[ S = \frac{1}{(1 - x\%) + \frac{x\%}{n}} \] 这个公式说明了当某个部分的速度提升时，整个系统性能的提升程度。 （2）如果目标是要使系统的加速比达到Sp，我们需要解以下方程来找出需要提升的速度倍数n： \[ Sp = \frac{1}{(1 - x\%) + \frac{x\%}{n}} \] 通过求解n，我们可以得知为了达到特定加速比，该部件需要提升的速率倍数。 此外，复习提纲还涉及了其他计算机系统结构的重要知识点： 1. 计算机系统结构定义：理解系统的基本组成和工作原理，以及Flynn分类法，即按照指令执行方式将计算机分为单指令流单数据流(SISD)、单指令流多数据流(SIMD)、多指令流单数据流(MISD)和多指令流多数据流(MIMD)。 2. 计算机系统设计的定量原理：学习如何通过定量分析来优化计算机性能，包括CPI（每条指令周期数）和MIPS（每秒百万指令）指标的计算。 3. 流水线技术：了解标量流水线的特点，如增加吞吐率、减少延迟，以及流水线的效率和吞吐率计算。 4. Cache地址映射：掌握直接映射、全相联映射和组相联映射三种方式，以及它们在提高缓存性能中的作用。 5. 主存性能优化：包括提高主存带宽的方法，如采用多体交叉内存、预取技术等。 6. RISC技术：理解精简指令集计算机的优势，如简化指令集、提高执行效率等。 7. 向量处理：学习向量机中处理向量的不同方法，提高并行计算能力。 8. 存储层次结构：了解二级存储体系的平均访问时间计算，以及如何通过优化缓存策略来改善性能。 复习提纲中还涵盖了堆栈型、累加器型和通用寄存器型指令集结构的特点，标量流水线的操作障碍，消除流水线瓶颈的策略，存储器性能指标，以及如何通过霍夫曼编码优化数据压缩效率等问题。这些都是计算机系统结构课程中的核心内容，对于期末复习至关重要。学生需要结合PPT和教材，深入理解和掌握这些知识点，以便在考试中取得好成绩。