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根据提供的文件信息，我们可以归纳出以下关键知识点： ### 1. 指令处理过程 在计算机系统中，机器指令的执行是通过一系列步骤完成的。根据文档中的描述，一个典型的机器指令执行流程包括以下几个阶段： - **指令的获取**：处理器首先从内存中读取指令。 - **程序计数器的作用**：程序计数器（PC）保存了即将读取的下一条指令的地址。这意味着，在每条指令被读取后，PC都会自动递增到下一个指令的位置。 - **指令加载**：读取到的指令会被加载到指令寄存器中。 这些步骤构成了指令执行的基本框架，确保了程序能够按照预期的方式运行。 ### 2. 内存的关键特性 内存作为计算机存储体系的重要组成部分，其性能直接影响到系统的整体效率。文档中提到了内存的三个关键特性：成本、容量和访问时间。这三个特性之间通常存在一定的权衡关系： - **成本**：通常来说，内存容量越大、访问速度越快，成本也越高。 - **容量**：内存的总存储量决定了可以同时存储的数据量大小。 - **访问时间**：访问时间是指从发出读写请求到数据实际被读出或写入的时间间隔，它直接影响了内存操作的速度。 ### 3. 多核处理器与多处理器的区别 文档中对多核处理器与多处理器进行了对比： - **多核处理器**：现代PC和笔记本电脑中常见的配置，通常每个核心都有自己的L1缓存，并且它们共享L2缓存。 - **多处理器**：多个处理器芯片通过主板连接，每个芯片有自己的缓存，不共享。这种配置常见于服务器应用或开发者环境。 ### 4. 空间局部性和时间局部性 空间局部性和时间局部性是提高缓存命中率的重要概念： - **空间局部性**：如果一个存储位置被引用，那么它的邻近位置也很可能很快被引用。可以通过使用较大的缓存块和预取机制来利用这一点。 - **时间局部性**：如果一个存储位置最近被引用过，那么它很可能再次被引用。通过保持最近使用的指令和数据值在缓存中来实现。 ### 5. 内存地址解析示例 文档提供了一个关于内存地址解析的示例： - **初始内存状态**：内存地址300处的值为3005，301处的值为5940，302处的值为7006。 - **处理过程**： - 第一步：将3005加载到指令寄存器(IR)中。 - 第二步：将3加载到累加器(AC)中。 - 第三步：将5940加载到指令寄存器(IR)中。 - 第四步：计算3 + 2的结果，并将结果5存入累加器(AC)。 - 第五步：将7006加载到指令寄存器(IR)中。 - 第六步：将累加器(AC)中的值输出到设备6。 ### 6. DMA对处理器的影响 文档中提到的直接内存访问(DMA)模块对处理器的影响分析： - **处理器需求**：处理器每秒需要访问主内存一次。 - **DMA工作速率**：DMA模块以每秒1000个字符的速度传输数据。 - **周期窃取**：由于DMA每1000个周期会“窃取”一次处理器周期，这使得处理器的运行速度减慢大约0.1%。 ### 7. 计算有效访问时间 文档中给出了有效访问时间(T)的计算公式： \[ T = H \times T_c + (1 - H) \times (T_c + T_m) \] 其中，\( H \)表示缓存命中率，\( T_c \)表示缓存访问时间，\( T_m \)表示主存访问时间。给出的例子中有效访问时间为124纳秒。 ### 8. 栈的使用场景 文档讨论了栈在操作系统中的作用： - **栈仅用于存放返回地址时**：如果栈只用来保存返回地址，则该方案可行。 - **栈用于传递参数时**：如果栈还用于传递参数，则只有在控制单元负责移除参数的情况下，该方案才可行。否则，处理器在同一时间需要同时拥有参数和程序计数器(PC)的顶部。 文档涉及了计算机系统中指令执行、内存管理、处理器架构等多个方面的基础知识，对于理解计算机系统的工作原理具有重要意义。