计算机组成与体系结构（2）
- Cache概念
- 主存-分类
- 磁盘结构与参数
- 系统可靠性分析-串联系统和并联系统
- 差错控制-CRC 与海明校验码
·
·
- Cache概念
Cache的功能：提高CPU数据输入输出的速度，突破冯·诺依曼瓶颈，即CPU与存储系统间数据传送带宽限制
在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度最快的层次
使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理
考题：若问下列寄存器中最快的是？
若有寄存器，则选寄存器，若没有寄存器的选项，就要考虑选Cache
【例题：
h 为Cache 的访问命中率 95%
t1：Cache 的周期时间 1ns
t2：主存储器的周期时间 1ms = 1000ns
以读操作为例
使用“Cache + 主存储器”的系统的平均周期为t3
t3 = h * t1 + （1 - h） * t2 注：（1-h）为失效率，即未命中率
= 95% * 1ns + （1 - 95%） * 1000ns
= 0.95ns + 50ns
= 50.95ns
相比于单独用主存储器访问，时间节省了将近20倍（1000ns / 50.95ns ）】
·
·
- 主存-分类
分为：随机存取存储器和只读存储器
主存的编址
8*4位的存储器
表示8个地址空间，每个地址空间上存储4个比特位的信息
·
·
-磁盘结构与参数
存取时间= 寻道时间 + 等待时间（平均定位时间 + 转动延迟）
注意：寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间；需等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。
读取一个记录并处理的时间是6ms,读取R0并处理后，指针到达R1的末尾，因此后面的每一条记录都需要增加读取处理时间，即
每一个记录读取并处理的时间都是（33+3）
从R0 到R9都是这样，因此R0 到R9所花时间为（33+3）*10
最后R10读取记录并处理的时间为6ms，因此最终处理这11个记录的最长时间为(33+3)*10 + 6=366ms
如果为了使得处理时间最短，则上图能够很好地实现，每隔一个空放一个相邻记录，这样处理时间大大减少了，也就是每个记录的处理时间都是6ms，一共11个记录，最少的处理时间为 6*11= 66
·
·
- 系统可靠性分析-串联系统和并联系统
串联系统：所有子系统都必须正常运行，有一个无法运行，整个大的系统都无法正常运行
R代表可靠度，可靠度相乘，求出整个系统的总可靠度
λ是失效率，进行累加
如果单个系统的失效率是0.1，就不好用失效率的公式了，反而会越加越大，所以失效率公式（近似公式）的使用建立在子系统比较多，且失效率极低的时候将失效率累加，便于快速算出失效率
并联模型：有一个子系统能正常运行，整个系统都能正常运行；只有当所有子系统同时失效时，整个系统才失效。
可靠度：R= 1 - （1-R1）× （1-R2）× …×（1-Rn）
可靠度： （1-0.9）的三次方，再用1-（1-0.9）的三次方
但此种方法比较复杂
`
`
- 差错控制-CRC 与海明校验码
(1)循环校验码CRC
一种可以做检错，但不能做纠错的编码
也叫：模2除法
模二除法：核心：异或操作：
1和0异或得到1，0和1异或得到1，1和1异或就得到0
如图中，11001010101，生成多项式是五位，这里具体它为什么是11011不明白，但这个算法的核心就是异或，异或结果是0011，把0011加在11001010101末尾，再用110010101010011进行模二除法，能够整除
这个110010101010011就是CRC编码
(2)海明校验码
校验位的位置是位于整个完成的信息编码的2的n次方位
设数据为01101001，试采用校验位求其偶校验方式的海明码。
（1）确定数据位D和校验位Ｐ在海明码中的位置：
由海明码编码规则可知：
pi在海明码的第2i-1
比如P4=2^(4-1)=8，所以位于第8位
（2）确定校验关系
这个难点在于如何确定校验位组。
举一个例子来说：H3=D0,海明码下标为3，我们必须用已知的校验位所对应的海明码下标（P1,P2,P3,P4，它们的海明码下标分别是 1,2,4,8）来表示3，这里3就可以等于1+2。
H5为什么是1+4而不是2+3呢？因为H3不是校验位，是数据位。
比如P1 的校验位为表格中红色标记出来所对应的海明码的位数
故：P1校验：P1,D0,D1,D3,D4,D6
P1=D0⊕D1⊕D3⊕D4⊕D6=1⊕0⊕1⊕0⊕1=1
⊕符号：代表异或，相同则为0，不同则为1。只要仔细一定可以计算正确。
P2、P3、P4的海明码计算也是如此，关键是要找出正确的校验位组，所以海明校验码：011001001101