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(shè)備和輸出設(shè)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(wù)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(shè)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(shè)計等,其目標(biāo)是合理的把各種部件、設(shè)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(dá)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(jìn)制位數(shù),位寬B表示在一個位片中能同時處理的字?jǐn)?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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