系统架构师：计算机组成与体系结构
1. CISC 复杂指令集计算机 和 RISC 精简指令集计算机 的特点：
CISC：指令数量众多；指令使用频率相差悬殊；支持很多种寻址方式；变长的指令；指令可以对主存单元中的数据直接进行处理；以微程序控制为主。
RISC：指令数量少；指令的寻址方式少；指令长度固定、指令格式种类少；以硬布线逻辑控制为主；单周期指令执行、采用流水线技术；优化的编译器；CPU通用寄存器数量多。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2. 流水线
流水线周期：流水线处理工作中最耗时的阶段所消耗的时间。
1）执行时间
1条指令取指2ms、分析4ms、执行1ms，执行100条指令需要多长时间？
理论公式：Nt+(k-1)t ==> 2+4+1+(100-1)*4=403ms
实际公式：考虑到处理的复杂性，会将指令的每个执行阶段的时间统一为流水线周期，即 4+4+4+(100-1)*4=408
2）吞吐率 Though Put rate ,TP
概念：在单位时间内流水线所 完成的任务数量 或 输出结果的数量 。
公式：指令条数/流水线执行时间
最大吞吐率：即指令条数趋向无穷大时的吞吐率。
3）加速比
公式：不用流水线的执行时间/使用流水线的执行时间
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. CRC校验码计算
原始报文：11001010101
生成多项式：X^4+ X^3+X+1 ==> 11011
CRC编码结果：异或运算 110010101010011
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. 移臂调度算法
某磁盘200个柱面，访问143号柱面后接着访问125号柱面，等待服务的柱面号为：86、147、91、177、94、150、102、175、130
1）先来先服务算法：根据访问请求的先后次序来决定执行次序。125、86、147、91、177、94、150、102、175、130
2）最短寻找时间优先调度算法：从等待访问者中挑选寻找时间最短的执行。125、130、147、150、175、177、102、94、91、86
3）电梯调度算法：从当前移动方向选择最近的柱面执行，该方向无请求时，改变移动方向再选择。125、102、94、91、86、130、147、150、175、177
4）单向扫描调度算法：由当前位置从小到大排列，再将剩下的由小到大排。125、130、147、150、175、177、86、91、94、102
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. 总线
一组为多个部件分时共享的信息传送线
通过总线复用可以减少总线中信号线的数量
分类：
- 数据总线：双向，在CPU与RAM之间来回传送数据
- 地址总线：单向，指定在RAM中存储的数据地址
- 控制总线：微处理器控制单元的信号传递到周边设备
按数据传输方式划分：
并行总线
串行总线
数据是一位一位传输的，每一位占一个固定时间长度。
串行总线适宜长距离传输数据。但串行总线有半双工、全双工之分，全双工是一条线发一条线收，可在两个方向上同时传输数据。半双工只能在两个方向轮流传输数据。
串行总线传输的波特率在使用中可以改变。
串行总线的数据发送和接收可以使用多种方式，程序查询方式和中断方式都可以。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.嵌入式硬件
1. SoC System on Chip
全称：系统级芯片（片上系统）
定义：它是一个产品，一个专用目标的集成电路。包含完整系统并有嵌入软件。
同时也是一种技术，用以实现从确定系统功能开始，到软/硬件划分，并完成设计的整个过程。
从狭义角度讲，它是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；
从广义角度讲， SoC是一个微小型系统，如果说中央处理器(CPU)是大脑，那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。
国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上，它通常是客户定制的，或是面向特定用途的标准产品。
优点：实现了软硬件无缝结合，直接在微处理片内嵌入操作系统代码模块。减小了系统体积和功耗，提高了可靠性和生产效率。
2. AI芯片的特点：新型的计算范式、训练和推断、大数据处理能力、数据精度、可重构的能力、开发工具。
3. DSP芯片：专门用于信号处理
- 哈佛结构：指令与数据分开存储，可以并行读取，数据吞吐率高
- 4条总线：指令和数据的数据总线，地址总线
- 流水线：采用2-6级流水线以减少指令执行时间，使指令执行能完全重叠，在每个指令周期内，不同的指令都处于激活状态。
- 独立的硬件乘法器：DSP芯片有一个专用的硬件乘法器，乘法可以在一个周期内完成。
- 特殊的DSP指令：专为数字信号处理中的一些常用算法优化。这些特殊指令为一些典型的数字处理提供加速，可以大幅提高处理器的执行效率。
- 独立的DMA总线和控制器：有一组或多组DMA总线，与CPU程序、数据总线并行工作。在不影响CPU工作的条件下，DMA的速度已经达到800MB/S以上。这在需要大数据量进行交换的场合可以减小CPU的开销，提高数据的吞吐率。提高系统的并行执行能力。
- 多处理器接口：使多个处理器可以很方便地并行或串行工作以提高处理速度。
- JTAG标准测试接口：便于对DSP做片上的在线仿真和多DSP条件下的调试。
- 快速的指令周期：10ns以内。
4. EMPU 微处理器 （单板机）
仅保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件。
5. MCU 微控制器 （单片机）
片上外设资源丰富，适合用于控制
冯诺依曼结构（普林斯顿结构）：一般用于PC；指令与数据合并在一起；指令与数据都通过相同数据总线传输
嵌入式实时系统调度算法
- 优先级调度算法：系统分配相对固定的优先顺序
- 抢占式优先级调度算法：根据紧急程度确定优先级
- 最早截止期调度算法（EDF算法）：根据截止时间确定优先级
- 最晚截止期调度算法
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. CPU的工作频率（主频）= 外频（系统总线频率） * 倍频
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
8.性能评价
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
