西安交大計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與應(yīng)用復(fù)習(xí)

1、1. 程序訪問的局部性原理? 局部訪問性? 程序總是趨向于重用最近使用過的指令和數(shù)據(jù)? 在程序的執(zhí)行過程中，CPU 訪問內(nèi)存中的指令和數(shù)據(jù)總是趨向于成簇或成塊的。? 程序中包含大量的循環(huán)體和子程序，會(huì)對(duì)這組指令重復(fù)訪問? 程序中包含大量的表數(shù)據(jù)和數(shù)組，涉及對(duì)同一數(shù)據(jù)塊的重復(fù)訪問? 經(jīng)驗(yàn)法則? 90%的執(zhí)行時(shí)間花在 10%的代碼上? 局部訪問性包括：? 時(shí)間局部性：最近訪問過的指令或數(shù)據(jù)不久的將來還可能被訪問? 空間局部性：被訪問子附近的

2、子，重用的概率大? 這個(gè)原理是設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)? 指令局部性強(qiáng)于數(shù)據(jù)局部性2. 優(yōu)化處理經(jīng)常性事件? 在進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)或者項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須優(yōu)化處理經(jīng)常性事件? 事件經(jīng)常發(fā)生? 優(yōu)化經(jīng)常性事件可以提高整個(gè)系統(tǒng)性能? 優(yōu)化處理非經(jīng)常性事件沒有意義? 怎么優(yōu)化？? 并行處理，更快的算法? 用更快的組件? 提高多少性能？? Amdahl 定律3. Amdahl 定律? Amdahl 定律? 通過使用某種更快速的執(zhí)行方式而獲得的性

3、能改進(jìn)? 受限于這種快速方式的使用時(shí)間在總執(zhí)行時(shí)間中的比例? 它定義了由于使用特殊技術(shù)所獲得的加速比的大小? 加速比? 一種比值? 采用改進(jìn)措施后整個(gè)任務(wù)的性能/沒有采用改進(jìn)措施整個(gè)任務(wù)的性能? 未采用改進(jìn)措施時(shí)整個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間/采用改進(jìn)措施后整個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間? Amdahl 定律算加速比1 ? ? 時(shí)間 改進(jìn)前整個(gè)任務(wù)的計(jì)算可改進(jìn)部分的計(jì)算時(shí)間e F 1 S ? ? 間 改進(jìn)后這部分的計(jì)算時(shí)算時(shí)間 改進(jìn)前可改進(jìn)部分的計(jì)e改進(jìn)后整個(gè)

4、任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間：) 1 (eee o n SF F T T ? ? ?改進(jìn)后整個(gè)系統(tǒng)的加速比：eee nonSF F TT S? ?? ?) 1 (1? 加速比和 Fe=0 的關(guān)系? Fe=0, Sn=1，沒有可改進(jìn)的地方? Se=∞, Sn=1/(1-Fe)? 可獲得的性能改善的極限值也受可改進(jìn)部分所占的比例限制? 例子：假定想改進(jìn)用于 Web 服務(wù)的處理器。新的處理器在計(jì)算 Web 服務(wù)應(yīng)用時(shí)，比原來處理器的速度快10 倍。假定原處

5、理器用于計(jì)算的時(shí)間占總時(shí)間的 40%，等待 I/O 的時(shí)間占 60%，則改進(jìn)后總的加速比是多) ( 500 , 43 000 , 23109小時(shí) 小時(shí) ? ? system MTTF? 解決故障問題的主要方法是采用冗余技術(shù)? 例子：假定再增加一個(gè)電源，組件的壽命指數(shù)分布，故障間不相關(guān)。如果電源故障的平均修復(fù)時(shí)間是 24小時(shí)，計(jì)算冗余電源組的可靠性（小時(shí)） 0 830,000,00 24 2000 , 200 2 / 21 _1 _1 _

6、_ ? ? ? ? ，powerpowerpowerpair powerMTTFMTTRMTTF MTTF6. 芯片功耗? 動(dòng)態(tài)功率： switch load dynamic f V C P ? ? ? 221靜態(tài)功率：電池泄露功耗占總功耗的 25% V I P static static ? ?動(dòng)態(tài)能量： 2 V C E load dynamic ? ?? 降低時(shí)鐘頻率可以減少動(dòng)態(tài)功率，但不能減少動(dòng)態(tài)能耗? 芯片成本限制晶體管數(shù)量增加