计算机系统基础

一、计算机系统概述

计算机系统：硬件软件，软件包括系统软件和应用软件

二、计算机组成结构

 

 三、存储结构

3.1 层次化存储结构

3.2 Cache

Cache（高速缓存）的功能：提高CPU数据输入输出的速率，突破冯.若依曼瓶颈，即CPU与存储系统间数据传送宽带限制。

在计算机的存储体系中，Cache是访问速度最快的层次。

Cache对程序员来说是透明的。

使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理（时间局部性和空间局部性）。

时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在大量的循环操作。

空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。

工作集理论：工作集是进行运行时被频繁访问的页面集合。

 3.3 磁盘管理-磁盘基本结构与存取过程

存取时间=寻道时间+等待时间，寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间，等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。

读取磁盘数据的时间包括以下三个部分：（1）找磁道的时间，（2）找块（扇区）的时间，即旋转延迟时间，（1）传输时间

平均存取时间是指磁头找到指定数据的平均时间，通常它是硬盘平均寻道时间和平均潜伏时间（等待时间）之和。平均存取时间最能代表磁盘找到某一数据所用的时间，数值越小越好。

平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间

3.4 磁盘管理-磁盘移臂调度算法

1、先来先服务（FCFS）

2、最短寻道时间优先（SSTF）

3、扫描算法（SCAN）

4、循环扫描（CSAN）算法

四、操作系统概述

特殊的操作系统

五、进程管理

5.1 进程与线程

进程的基本属性：可拥有资源的独立单位；可独立调度和分配资源的基本单位。

5.2 进程的状态

 

5.3 PV操作

5.4 前趋图

5.5 死锁

5.6 银行家算法

银行家算法：分配资源的原则

• 当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程
• 进程可以分期请求资源，但请求的总数不能超过最大需求量
• 当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进程在有限的时间里得到资源

 六、存储管理

6.1 页式存储

页表

6.2 段氏存储

6.3 段页式存储

七、文件管理

7.1 索引文件结构

7.2 位示图

八、性能指标

九、性能调整

 十、阿姆达尔解决方案

 十一、性能评价方法

十二、 Web服务器性能评估和系统监视

Web服务器的性能评估

• 在Web服务器的测试中，反映其性能的指标主要有：最大并发连接数、响应延迟和吞吐量等。
• 常见的Web服务器性能评测方法有基准性能测试、压力测试和可靠性测试。

十三、基础扩展

13.1 流水线

13.2 CISC与RISC

13.3 校验码

 

循环校验码，可检错，不可纠错

13.4 树形目录结构

13.5 数据传输控制方式