浙大|嵌入式操作系统 0506

CISC和RISC

CISC：复杂指令集特征

具有大量的指令和寻址方式
大多数程序只使用少量就能够运行

RISC：精简指令集特等

8/2原则：80%的程序只使用20%的指令
在通道中只包含最有用的指令
确保数据通道快速执行每一条指令
使CPU硬件结构设计变得更为简单

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影响CPU性能的因素：

流水线，超标量和缓存

RISC流水线技术：

几个指令可以并行执行
提高了CPU的运行效率
内部信息流要求通畅流通
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超标量执行

超标量执行：超标量CPU采用多条流水线结构

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高速缓存（CACHE）

为什么采用高速缓存？
微处理器的时钟频率比内存速度提高快多了，高速缓存可以提高内存的平均性能。
高速缓存的工作原理
高速缓存是一种小型，快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。
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由上图易得出：在计算机内部，快速总线与低速总线之间用桥连接

四种主流嵌入式处理器核

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嵌入式微处理器一般具备的特点

支持实时多任务
支持存储区保护功能
较强的可扩展处理器结构
嵌入式微处理器必须功耗很低

高频事件高速处理 – 量化原则一

提高高频时间的执行速度，有助于提高整体性能
高频时间往往是简单时间，更于提高速度
大概率时间尽量高速，小概率时间保证正确

Amdahl’s Law ----量化原则二

计算机正体性能的改善程度受其采用的快速部件（被提高性能的部件）在原任务中使用所占时间的百分比限制
Amadahl定律的定量形式 – -- 加速比
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CPU性能公式 ---- 量化原则三

程序执行时间

T= 整个程序的总时钟数 * 时钟周期
T = 整个程序的总时钟数 / 时钟速率

CPU执行时间

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局部性原理 ---- 量化原则四

指令90/10局部性
花90%的执行时间运行指令集中10%的代码
指令集中90%的指令执行时间之和只占10%
时间局部性
如果某一个参数被调用，那它不久将再次被调用
空间局部性
如果某一个参数被调用，那么它附近的参数不久也被调用
程序往往是顺序操作
cache就是用这原理建立
局部性原理原理指出：如何解决高性能和高成本之间的矛盾

操作系统的分类

（1）顺序执行系统
系统内只含有一个程序，独占CPU运行时间，按语句顺序执行该程序，直至执行完毕，另一程序才能启动。如DOS
（2）分时操作系统
同时多个程序运行，把CPU的时间按顺序分成若干片，如Linux
（3）实时操作系统
系统内由多个程序运行，每一个程序有不同的优先级，只有最高优先级的任务才能占有CPU的控制权