处理器计划.docx
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处理器计划
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处理器计划
篇一：
流水cpu设计计划
一、cpu总体逻辑结构图
五级流水cpu结构图
二、cpu各模块电原理图
1、取指部分（IF）
模块功能：
给出内存地址，读取指令并送入指令寄存器，为下一级准备数据，并更新pc。
输入端：
Z、c状态寄存器
TempZ、Tempc临时状态位，旁路处理e_setFlag状态寄存器写使能pcplusoffsetpc加偏移量
pcstall为‘1’时，pc保持不变IFFlush为‘1’时，将清空IRouterDb内存读出的数据
输出端：
pc_addrpc作为内存地址输出,用于下一节拍的取指d_pcInc1pc+1
d_IR指令寄存器输出2、译码部分（ID）
模块功能：
读取寄存器值和指令译码。
采取一次译码，逐级传递的方式，译出后几级流水所需的控制信号和数据（如立即数等），在每次时钟上升沿到来时送入下一级。
输入端：
w_wbData写回的数据
w_destReg目标寄存器标志w_wRegen寄存器写使能端
输出端：
e_RAout,e_Rbout寄存器A,b输出e_Imm立即数输出e_ALusrc运算器选源e_ALuopr运算器操作e_setFlag状态寄存器写使能e_wRegen寄存器写使能e_memToReg内存写入寄存器使能
e_wrmem为"00"时，写,为"01"时读,为"1-"时，什么也不做
3、执行部分（ex）
模块功能：
完成算术逻辑运算、计算有效地址和提供数据通道输入端：
forwardA,forwardb傍路选择e_ALuoutALu的输出w_wbdata写回的数据输出端：
m_flag内存标志
m_wRegen内存写回寄存器使能端
4、访存部分（mA）
模块功能：
选择地址线的数据来源和数据线的流向。
输入端：
pcpc输入输出端：
wr内存读写控制1：
读,0：
写addr输出到内存地址线5、回写部分（wb）
功能：
选择回写数据源和根据写使能信号将数据回写到通用寄存器组。
6、冲突检测部分（hD）
模块功能：
检测结构相关7、前向部分（Fu）
模块功能：
检测数据相关
三、指令系统
ADDIDR，Imm（立即数和寄存器相加），subDR，Imm（寄存器和立即数相减），
sToRe2DR,oFFseT,sR（sR?
[DR+oFFseT]）,
篇二：
多核处理器的优点和缺点
三、多核处理器的优点和缺点
从应用需求上去看，越来越多的用户在使用过程中都会涉及到多任务应用环境，日常应用中用到的非常典型的有两种应用模式。
一种应用模式是一个程序采用了线程级并行编程，那么这个程序在运行时可以把并行的线程同时交付给两个核心分别处理，因而程序运行速度得到极大提高。
这类程序有的是为多路工作站或服务器设计的专业程序，例如专业图像处理程序、非线视频编缉程序、动画制作程序或科学计算程序等。
对于这类程序，两个物理核心和两颗处理器基本上是等价的，所以，这些程序往往可以不作任何改动就直接运行在双核电脑上。
还有一些更常见的日常应用程序，例如office、Ie等，同样也是采用线程级并行编程，可以在运行时同时调用多个线程协同工作，所以在双核处理器上的运行速度也会得到较大提升。
例如，打开Ie浏览器上网。
看似简单的一个操作，实际上浏览器进程会调用代码解析、Flash播放、多媒体播放、Java、脚本解析等一系列线程，这些线程可以并行地被双核处理器处理，因而运行速度大大加快（实际上Ie浏览器的运行还涉及到许多进程级的交互通信，这里不再详述）。
由此可见，对于已经采用并行编程的软件，不管是专业软件，还是日常应用软件，在多核处理器上的运行速度都会大大提高。
日常应用中的另一种模式是同时运行多个程序。
许多程序没有采用并行编程，例如一些文件压缩软件、部分游戏软件等等。
对于这些单线程的程序，单独运行在多核处理器上与单独运行在同样参数的单核处理器上没有明显的差别。
但是，由于日常使用的最最基本的程序——操作系统——是支持并行处理的，所以，当在多核处理器上同时运行多个单线程程序的时候，操作系统会把多个程序的指令分别发送给多个核心，从而使得同时完成多个程序的速度大大加快。
另外，虽然单一的单线程程序无法体现出多核处理器的优势，但是多核处理器依然为程序设计者提供了一个很好的平台，使得他们可以通过对原有的单线程序进行并行设计优化，以实现更好的程序运行效果。
上面介绍了多核心处理器在软件上面的应用，但游戏其实也是软件的一种，作为一种特殊的软件，对pc发展作出了较大的贡献。
一些多线程游戏已经能够发挥出多核处理器的优势，对于单线程游戏，相信游戏厂商也将会改变编程策略，例如，一些游戏厂商正在对原来的一些单线程游戏进行优化，采用并行编程使得游戏运行得更快。
有的游戏可以使用一个线程实现人物动画，而使用另一个线程来载入地图信息。
或者使用一个线程来实现图像渲染中的矩阵运算，而使用另一个来实现更高的人工智能运算。
如今，大量的支持多核心的游戏涌现出来，从而使得多核处理器的优势能得到进一步的发挥。
但布赖恩特直言不讳地指出，要想让多核完全发挥效力，需要硬件业和软件业更多革命性的更新。
其中，可编程性是多核处理器面临的最大问题。
一旦核心多过八个，就需要执行程序能够并行处理。
尽管在并行计算上，人类已经探索了超过40年，但编写、调试、优化并行处理程序的能力还非常弱。
易观国际分析师李也认为，“出于技术的挑战，双核甚至多核处理器被强加给了产业，而产业却并没有事先做好准备”。
或许正是出于对这种失衡的担心，中国国家智能计算机中心主任孙凝辉告诉《财经》记者，“十年以后，多核这条道路可能就到头了”。
在他看来，一味增加并行的处理单元是行不通的。
并行计算机的发展历史表明，并行粒度超过100以后，程序就很难写，能做到128个以上的
应用程序很少。
cpu到了100个核以上后，现在并行计算机系统遇到的问题，在cpu一样会存在。
“如果解决不了主流应用并行化的问题，主流cpu发展到100个核就到头了。
现在还不知道什么样的革命性的进展能解决这些问题。
”孙补充说。
实际上，市场研究公司In-stat分析师吉姆克雷格（Jimmcgregor）就承认，虽然英特尔已向外界展示了80核处理器原型，但尴尬的是，目前还没有能够利用这一处理器的操作系统。
中科院软件所并行计算实验室副主任张云泉也持类似的观点。
他对《财经》记者表示，这个问题实际一直就存在，但原来在超级计算机上才会遇到，所以，讨论也多局限在学术界。
而现在，所有用户都要面对这样的问题。
目前，多核心技术在应用上的优势有两个方面：
为用户带来更强大的计算性能；更重要的，则是可满足用户同时进行多任务处理和多任务计算环境的要求。
两大巨头都给消费者描绘出了使用多核处理器在执行多项任务时的美妙前景：
同时可以检查邮件、刻录cD、修改照片、剪辑视频，并且同时可以运行杀毒软件。
或者利用同一台电脑，父亲在查看财务报表，女儿在打游戏，母亲在给远方的朋友打网络电话。
但并不是所有家庭只有一台电脑，也不是所有用户都要用电脑一下子做那么多事，更何况目前的大部分应用程序还并不能自动分割成多任务，分别交给多个核心去执行。
所以，对于大多数用户来说，多核所带来的实际益处，很可能并不明显。
而多核所带来的挑战，或者说麻烦，却是实实在在的。
美国卡内基梅隆大学计算机系教授朗道布赖恩特（Randalebryant）在接受《财经》记者采访时就坦称，“这给软件业制造了巨大的问题”。
四、多核处理器的应用情况
并行计算技术是云计算的核心技术，也是最具挑战性的技术之一。
多核处理器的出现增加了并行的层次性能使得并行程序的开发比以往更难。
而当前业内并无有效的并行计算解决方案，无论是编程模型、开发语言还是开发工具，距离开发者的期望都有很大的差距。
自动的并行化解决方案在过去的30年间已经被证明基本是死胡同，但传统的手工式的并行程序开发方式又难以为普通的程序员所掌握。
Intel、微软、sun、cray等业内巨头正投入大量人力物力进行相关的研究，但真正成熟的产品在短期内很难出现。
可扩展性是云计算时代并行计算的主要考量点之一，应用性能必须能随着用户的请求、系统规模的增大有效的扩展。
当前目前大部分并行应用在超过一千个的处理器（核）上都难以获得有效的加速性能，未来的许多并行应用必须能有效扩展到成千上万个处理器上。
这对开发者是巨大的挑战。
从power、ultraspARcT1、安腾到双核opteron、至强xeon，各个领域都显示出，多核处理器计算平台势必成为服务器的主流或者说是强势计算平台，但这只是上游硬件厂商的乐观预计。
并不是所有的操作系统和应用软件都做好了迎接多核平台的准备，尤其是在数十年来均为单一线程开发应用的x86服务器领域。
微软软件架构师herbsutter曾指出:
软件开发者对多核处理器时代的来临准备不足。
他说，软件开发社区认识到处理器厂商被迫采用多核设计以应对处理器速度提升带来的发热问题，但却没有清楚地了解这样的设计为软件开发带来多少额外的工作。
在过去一段长时间里，x86系统上软件的性能随着来自Intel和AmD处理器速度越来越快而不断提高，开发者只需对现有软件程序作轻微改动就能坐观其性能
在随着硬件性能的上升而不断提升。
不过，多核设计概念的出现迫使软件世界不得不直面并行性（将单个任务拆分成多个小块以便分别处理之后再重新组合的能力）问题。
当然，为服务器设计软件的开发者已经解决了一些此类难题，因为多核处理器和多路系统在服务器市场已经存在多年（在传统的unix领域），一些运行在RIsc架构多核多路系统上的应用程序已经被设计成多线程以利用系统的并行处理能力。
但是，在x86领域，应用程序开发者多年来一直停留在单线程世界，生产所谓的“顺序软件”。
现在的情况是软件开发者必须找出新的开发软件的方法，面向对象编程的兴起增加了汇编语言的复杂性，并行编程也需要新的抽象层次。
另一方面，处理器设计厂商在设计产品时也应该将软件开发者考虑在内，“处理器的首要着眼点应该是可编程性，而不是速度。
”sutter说。
多核处理器要想发挥出威力，关键在于并行化软件支持，多核设计带动并行化计算的推进，而给软件带来的影响更是革命性的。
Intel很早就通过超线程技术实现了逻辑上的双处理器系统，可以并行计算，但这不过是对处理器闲置资源的一种充分利用而已，并且这种充分利用只有在特定的条件下，尤其是针对流水线比较长且两种运算并不相互交叉的时候，才会有较高的效率，如编码解码、长期重复某种矩阵运算以及一些没有经过仔细编写的软件等。
即使Ibm的power5架构，也需要跟最新的操作系统进行融合，加上运行在其上的软件，才有可能利用并发多线程。
虚拟化技术在一定程度上能够处理一些因为多核带来的问题，可以让应用软件和操作系统在透明的环境下对处理器资源进行分配和管理。
目前在对称多处理器方面，操作系统对资源的分配和管理并没有本质的改变，多以对称的方式进行平均分配。
也就是说，在操作系统层面，当一个任务到来时，剥离成为两个并行的线程，因为线程之间需要交流以及操作系统监管，它导致的效率损失要比硬件层面大得多。
并且，多数软件并没有充分考虑到双核乃至多核的运行情况，导致线程的平均分配时间以及线程之间的沟通时间都会大大增加，尤其是当线程需要反复访问内存的时候。
目前，多数操作系统还没有完全实现自由的资源分配，如Ibm是通过AIx5.3L来支持power5上的虚拟化功能，才实现了资源的动态调配和划分的。
从长远来看，需要使用虚拟化技术才可能实现操作系统对任务的具体划分，这很可能改变一些通用的编程模式。
五、多核处理器新近的发展
近年来计算机技术取得了巨大的进步。
但是在未来的十年，主流计算机技术中新的工作量、使用模式的出现及变化对未来的计算机平台提出的要求与过去取得的进展也差不多，这些巨大的要求包括：
更高的性能、更低的功率密度、更好的功能可扩展性。
作为计算机技术门下的一员，多核处理器技术同样面临相同的挑战。
未来的处理器将是的社会和技术发展趋势的响应和直接产物，这些趋势包括：
渗透性连接和主动性计算、数据的增长和高性能计算、因特网作为计算机和管道、全球化。
这些趋势对未来的处理器有几个清晰的指向，处理器的架构需要进化，才能在下一个十年支持性能的增长和市场的需求。
至少要满足以下几个关键需求：
通用性能、功耗管理、特殊性能和适应性、可靠性安全性及易管理性、生态系统支持和稳定性、大众市场经济。
为了满足这些需求，Intel多核处理器将不仅
仅靠他们的基本性能，而且靠其丰富多样的计算机通信能力，电源管理等其他要素，使得Intel的处理器架构发展计划包括下列的关键特性：
芯片层次的处理器、特殊用途的硬件、大型存储器子系统、微核心、虚拟、硅及工艺技术、兼容性和生态系统授权。
为了实现上述的预期目标，Intel面临这许多的挑战：
电源和热量管理、平行度、复杂化管理、安全性与易管理性、可变性和可靠性计算、高速互连。
英特尔工程师们开发了多核芯片，使之满足“横向扩展”（而非“纵向扩充”）方法，从而提高性能。
该架构实现了“分治法”战略。
通过划分任务，线程应用能够充分利用多个执行内核，并可在特定的时间内执行更多任务。
多核处理器是单枚芯片（也称为“硅核”），能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将每个执行内核作为分立的逻辑处理器。
通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。
多核架构能够使软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。
尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，但是，随着向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。
操作系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。
为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与对称多处理（smp）系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。
得益于线程技术的应用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性。
此类软件包括多媒体应用（内容创建、编辑，以及本地和数据流回放）、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。
多核技术能够使服务器并行处理任务，而在以前，这可能需要使用多个处理器，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。
多核技术是处理器发展的必然。
推动微处理器性能不断提高的因素主要有两个：
半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展。
半导体工艺技术的每一次进步都为微处理器体系结构的研究提出了新的问题，开辟了新的领域；体系结构的进展又在半导体工艺技术发展的基础上进一步提高了微处理器的性能。
这两个因素是相互影响，相互促进的。
一般说来，工艺和电路技术的发展使得处理器性能提高约20倍，体系结构的发展使得处理器性能提高约4倍，编译技术的发展使得处理器性能提高约1.4倍。
但是今天，这种规律性的东西却很难维持。
多核的出现是技术发展和应用需求的必然产物。
篇三：
课后练习
第1章网络操作系统导论
一．填空题
（1）操作系统是用户与计算机之间的接口，网络操作系统可以理解为网络用户与计算机网络之间的接口。
（2）网络通信是网络最基本的功能，其任务是在源主机和目标主机之间实现无差错的数据传输。
（3）1964年，巴兰（baran）在美国兰德（Rand）公司的“论分布式通信”的研究报告中首次提出了分组的概念。
（4）web服务、大型数据库服务等都是典型的客户/服务器模式，是近年来流行的应用模式。
二、问答题
（1）常用的网络操作系统有哪几种？
各自的特点是什么？
答：
unix,Linux,netware,windowsnT,/2000,windowsserver20XX
unix：
1模块化的系统设计2逻辑化文件系统3开放式系统4优秀的网络功能5优秀的安全性6良好的移植性7可以在任何档次的计算机上使用，unix可以运行在笔记本电脑到超级计算机上。
Linux：
1完全遵循posLx标准2真正的多任务、多用户系统3可运行于多种硬件平台4对硬件要求较低5有广泛的应用程序6设备独立性7安全性8良好的移植性9具有庞大且素质较高的用户群
netware：
1提供简化的资源访问和管理2确保企业数据资源的完整性和可用性3以实时方式支持在中心位置进行关键性商业信息的备份与恢复4支持企业网络的高可扩展性5
包括iFolder功能6包含开放标准及文件协议7使用了名为Ipp的开放标准协议
windowsnT：
采用多任务、多流程操作及多处理器系统（smp）
windows2000server：
包含了对远程管理所作的大量改进，其中包括新的管理员委托授权支持、终端服务、microsoft管理控制台等
windowsserver20XX：
是迄今为止提供的最快、最可靠和最安全的windows服务器操作系统。
windowsserver20XX通过提供集成结构，用于确保商务信息的安全性；提供可靠性、可用性和可延伸性，提供用户需要的网络结构；通过提供灵活易用的工具，有助于使用户的设计和部署与单位和网络的要求相匹配；通过加强策略、使任务自动化以及简化升级来帮助用户主动管理网络；通过让用户自行处理更多的任务来降低支持开销
（2）网络操作系统有哪些基本功能？
答：
共享资源管理、网络通信、网络服务、网络管理、互操作能力
（3）选择网络操作系统构建计算机网络时应考虑哪些问题？
答：
网络操作系统的选择应遵循以下一般原则：
1标准化2可靠性3安全性4网络应用服务的支持5易用性
选择网络操作系统时还应考虑以下因素：
1首先要考虑的是成本因素2其次要考虑网络操作系统的可集成性因素3可扩展性是选择网络操作系统时要考虑的另外一个因素。
（4）在一个网络环境中选择多个网络操作系统是否可行？
答：
在应用软件支持方面，也可以在一个网络环境中使用多种类型的网络操作系统。
例如：
e-mail服务用Linux构建，因为Linux内置sendmail电子邮件服务器软件，无需花钱购买，微软exchange软件对校园网用户来说，价格较高。
第2章windowsserver20XX安装与基本配置
一．填空题
（1）windowsserver20XX有四个版本，分别是标准版、企业版、数据中心版、。
（2）某中型企业，准备购买windowsserver20XX，服务器上欲发布网页，同时作为sQL服务器，考虑到服务器的负载和冗余问题，应使用企业版。
（3）某企业规划有两台windowsserver20XX和50台windows2000professional，每台服务器最多只有15个人能同时访问，最好采用每服务器授权模式。
（4）mmc有作者和用户模式。
（5）在设备管理中，如一硬件设备上的图标上有“×”标记，表示设备被禁用。
二、选择题
（1）有一台服务器的操作系统是windows2000server，文件系统是nTFs，无任何分区，现要求对该服务进行windowsserver20XX的安装，保留原数据，但不保留操作系统，应使用下列（b）种方法进行安装才能满足需求。
A、在安装过程中进行全新安装并格式化磁盘
b、对原操作系统进行升级安装，不格式化磁盘
c、做成双引导，不格式化磁盘
D、重新分区并进行全新安装
（2）现要在一台装有windows2000server操作系统的机器上安装windowsserver20XX，并做成双引导系统。
此计算机硬盘的大小是10.4gb，有两个分区：
c盘4gb，文件系统是FAT；D盘6.4gb，文件系统是nTFs。
为使计算机成为双引导系统，下列那个选项是最好的方法？
（D）
A、安装时选择升级选项，并选择D盘作为安装盘。
b、安装时选择全新安装，并且选择c盘上与windows作为windowsserver20XX的安装目录
c、安装时选择升级安装，并且选择c盘上与windows不同的目录作为windowsserver20XX的安装目录
D、安装时选择全新安装，并选择D盘作为安装盘。
（3）某公司计划建设网络系统，该网络有两台服务器，安装windowsserver20XX操作系统；40台工作站，安装windowsxp，则windowsserver20XX的许可协议应选择何种模式比较合理？
（b）
A、选择每服务器模式b、选择每客户模式
c、选择混合模式D、忽略该选项
三、问答题
（1）简述windowsserver20XX的特点？
答：
windowsserver20XX是功能强大的网络操作系统，继承了构建windows2000server的核心技术，它内置了基本网络协议，包括网络负载平衡、microsoft网络的文件打印与共享、Internet协议（Icp、Ip）和microsoft网络的客户端等集中网络管理中常用的协议，非常适合搭建中小型网络应用服务平台。
除此之外，windowsserver20XX还在windows2000server的基础上增加了一些非常实用的新功能，并且可以很好地支持当前的64位体系结构
（2）windowsserver20XX中集成的防火墙有什么用处？
答：
可以阻止网络中的其他计算机对本地计算机的主动访问，并不妨碍本机计算机对其他计算机的主动访问
（3）如果服务器主要是提供web服务，则在系统性能选项中，处理器计划应如何设置？
答：
在“性能选项”对话框中的“高级”选项卡中，选择“处理器计划”选项区域中的“后台服务”单选按钮，则系统会分配更多的cpu时间给后台服务器，如web服务、FTp服务等，这样在前台运行程序的用户可能得不到计算机的及时响应
（4）为什么要有驱动程序的数字签名？
答：
微软为了保证这些驱动程序一定和windows兼容，会对被微软认可的驱动程序进行数字签名，对于那些没有获得微软签名的驱动程序，微软不推荐使用
第3章域与活动目录
一．填空题
（1）域树中的子域和父域的信任关系是双向的、可传递的。
（2）活动目录存放在域控制器中。
（3）windowsserver20XX服务器的三种角色是域控制器、成员服务器、独立服务器。
（4）独立服务器上安装了活动目录就升级为域控制器。
（5）域控制器包含了由这个域的账户、密码以及属于这个域的计算机等信息构成的数据库。
（6）活动目录中的逻辑单元包括、、域林和组织单元。
二、简答题
（1）为什么需要域？
答：
为了更好的实现资源的共享的控制，提高数据的传输安全性，增强网络的管理能力。
（2）域与域之间创建信任关系的目的是什么？
答：
信任关系是两个域控制器之间实现资源互访的重要前提，任何一个windowsserver20XX域被加入到域目录树后，这个域都会自动信任父域，同时父域也会自动信任这个新域，而且这些信任关系具备双向传递性。
由于这个信任关系的功能是通过所谓的Kerberos安全协议完成的，因此有时也被称为隐含的信任关系。
（3）为什么在域中常常需要Dns服务器
答：
在Tcp/Ip网络中，Dns是用来解决计算机名字和Ip地址的映射关系的。
活动目录和Dns密不可分，它使用Dns服务器来登记域控制器的Ip、各种资源的定位等，因此在一个域林中至少要有一个Dns服务器存在。
（4）活动目录存放了何种信息？
答：
活动目录是一种目录服务，它存储有关网络对象（如用户、组、计算机、共享资源、打印机各联系
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