第一台通用电子计算机诞生于1946年
计算机技术的飞速发展得益于两个方面
计算机制造技术的发展
计算机系统结构的创新
经历了4个发展过程
引言
计算机系统结构的发展
引言
功耗问题(已经很大)。
可以进一步有效开发的指令级并行性已经很少。
存储器访问速度的提高缓慢。
系统结构的重大转折:
从单纯依靠指令级并行转向开发线程级并行和数据级并行。
计算机系统结构在计算机的发展中有着极其重要的作用。
计算机系统=硬件/固件+软件
计算机语言从低级向高级发展
高一级语言的语句相对于低一级语言来说功能更强,
更便于应用,但又都以低级语言为基础。
从计算机语言的角度,把计算机系统按功能划分成
多级层次结构。
每一层以一种语言为特征
计算机系统结构的概念
计算机系统的层次结构
软件
硬件或固件
计算机系统结构的概念
虚拟机:由软件实现的机器
语言实现的两种基本技术
翻译:先把N+1级程序全部转换成N级程序后,再去执行新产生的N级程序,在执行过程中N+1级程序不再被访问。
解释:每当一条N+1级指令被译码后,就直接去执行一串等效的N级指令,然后再去取下一条N+1级的指令,依此重复进行。
解释执行比编译后再执行所花的时间多,但占用的存储空间较少。
计算机系统结构的概念
计算机系统结构的经典定义
程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。
按照计算机系统的多级层次结构,不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。
透明性
在计算机技术中,把这种本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机系统结构的定义
计算机系统结构的概念
Amdahl提出的系统结构
传统机器语言级程序员所看到的计算机属性。
广义的系统结构定义:指令集结构、组成、硬件
(计算机设计的3个方面)
对于通用寄存器型机器来说,这些属性主要是指:
指令系统
包括机器指令的操作类型和格式、指令间的
排序和控制机构等。
数据表示
硬件能直接识别和处理的数据类型。
寻址规则
包括最小寻址单元、寻址方式及其表示。
计算机系统结构的概念
寄存器定义
(包括各种寄存器的定义、数量和使用方式)
中断系统
(中断的类型和中断响应硬件的功能等)
机器工作状态的定义和切换
(如管态和目态等)
存储系统
(主存容量、程序员可用的最大存储容量等)
信息保护
(包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持)
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