計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
計算機的發(fā)展歷史:
1946年,世界上第一臺電子計算機ENIAC出現(xiàn),之后經(jīng)歷了5個發(fā)展階段:
馮式結(jié)構(gòu)計算機的組成部分:存儲器、運算器、控制器、輸入設備和輸出設備。
強化的概念:
計算機的工作過程:一般是由用戶使用各種編程語言把所需要完成的任務以程序的形式提交給計算機,然后翻譯成計算機能直接執(zhí)行的機器語言程序,在計算機上運行。
計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(computer architecture):指機器語言級機器(物理機器)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),它主要研究軟件、硬件功能分配,確定軟件、硬件界面(機器級界面),即從機器語言程序員或編譯程序設計者的角度所看到的機器物理系統(tǒng)的抽象。
計算機組成(computer organization):是指計算機系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn),包括機器內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設計等,其目標是合理的把各種部件、設備組成計算機,以實現(xiàn)特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),同時滿足所希望達到的性能價格比。
計算機實現(xiàn)(computer implementation)是指計算機組成的物理實現(xiàn)。
計算機系統(tǒng)的分類:Flynn分類、馮氏分類、Handler分類和Kuck分類;
Flynn分類:根據(jù)不同指令流—數(shù)據(jù)流組織方式把計算機系統(tǒng)分成4類。(重點理解)
指令流:機器指令的執(zhí)行序列;
數(shù)據(jù)流:由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列,包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果;
多倍性:在系統(tǒng)性能的瓶頸部件上同時處于同樣執(zhí)行階段的指令和數(shù)據(jù)的最大可能個數(shù);
I. 單指令流單數(shù)據(jù)流SISD——如單處理機
II. 單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD——如相聯(lián)處理機
III. 多指令流單數(shù)據(jù)流MISD——如流水線計算機
IV. 多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD——如多處理機
馮氏分類:以最大并行度Pm把計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4類,其中字寬W表示在一個字中同時處理的二進制位數(shù),位寬B表示在一個位片中能同時處理的字數(shù)。
I. 字串位串WSBS(serial)(parallel)
II. 字并位串WPBS
III. 字串位并WSBP
IV. 字并位并WPBP
Handler分類:根據(jù)并行度和流水線處理的程度將計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成3個層次
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