计算机系统结构的概念人机交互与虚拟现实研究中心.ppt

§4 软件、应用、器件对系统结构的影响 软件对系统结构的影响 应用系统对系统结构的影响 器件发展对系统结构的影响 软件的可移植性 是指软件不用修改或只需经少量加工就能由一台机器搬到另一台机器上运行。 统一高级语言 采用系列机思想 模拟与仿真 统一高级语言 采用与硬件平台无关的高级程序设计语言标准如FORTRAN、COBOL等 不同用途的高级语言有不同的语法结构和语义 人们对语言的基本结构看法不一 即使统一种高级语言在各个不同厂家的机器上也不能完全通用 即使同一种高级语言在不同厂家的机器上也不能完全通用 在不同平台上高级语言有所扩充。 如：Visual C++、VB等 受习惯势力阻扰，不愿放弃惯用的语言 开放系统 是指一种独立于厂商,且遵循有关国际标准而建立的,具有系统可移植性、交互操作性，从而能允许用户自主选择具体实现技术和多厂商产品渠道的系统集成技术的系统。 PCI、USB、TCP/IP Linux、Java、CORBA、Web Services等 系列机 在软、硬件界面上确定好一种系统结构，之后软件设计者按此设计软件，硬件设计者根据机器速度、性能、价格的不同，选择不同的器件，在用不同的硬件技术和组成、实现技术，研制并提供不同档次的机器。 IBM/360,370：115，125，135，145，158，168等 DEC PDP-11 VAX-11/780,750 Intel 80x86系列：8086,80286,80386,PI,P2,P3,P4 IBM P系列Unix服务器,p690,p670,p660,p665等 相同的指令系统，采用顺序执行、重迭、流水和并行处理方式 相同的32位字长，数据通路宽度为8位、16位、32位、64位。 如PC系列机有： 不同主频：4.7MHz，500MHz，1GHz，2.4GHz, 3GHz, … 不同扩展：Pentium、Pentium Pro、Pentium MMX、Pentium SSE、Pentium SSE2 不同Cache：Pentium、Celeron、Xeon 不同字长：8位、16位、32位、64位 系列机的性能价格比 采用系列机的优缺点 优点： 采用系列机之间软件兼容，可移植性好 插件、接口等相互兼容； 便于实现机间通信； 便于维修、培训； 有利于提高产量、降低成本 缺点： 采用新技术困难---如Itanium(32bit?64bit) 限制了计算机系统结构的发展 软件兼容 向上（下）兼容：指按某一档机器编制的软件，不加修改就能运行于比它高（低）档的机器上。 向前（后）兼容：在按某一时期投入市场的该型号机器上编制的软件，不加修改就能运行宇在它之前（后）投入市场的机器上。 兼容机：把不同公司厂家生产的具有同一系统结构的计算机。 系列机发展新机型的判断方法 举例1 增加字符数据类型和指令，支持事务处理 判断：不改变原有系统结构，满足软件向后兼容。 结论：可采用 为增强中断处理功能，将中断分级4级改为5级，并重新调整中响应的优先次序 判断：终端系统属系统结构，改变 结论：不可采用 举例2 在CPU和主存之间增设Cache，克服因主存访问速度过低而造成性能瓶颈 判断：是否增设Cache，不属于 结论：可采用 为解决计算误差大，将机器中浮点数的下溢处理方法由原来的恒置“1”法，改为ROM存放下溢处理结果的查表舍入法 判断：不属于 结论：可采用 举例3 为增加寻址灵活性和减少平均指令字长，将原等长操作码改为3类不同码长的扩展操作码，将原操作数寻址方式由操作码指明改为如VAX-11那种寻址方式位字段指明 判断：改变系统结构 结论：不可采用 把原0号通用寄存器改为堆栈指示器 判断：属于系统结构 结论：不可采用 举例4 将CPU与主存间的数据通路宽度由16位扩展成32位，加快主机内部信息的传送 判断：不属于 结论：可采用 为减少公用总线的使用冲突，将单总线改为双总线 判断：不属于 结论：可采用 模拟 Simulation 用机器语言程序实现软件移植的方法。 进行模拟工作的A机称为宿主机（Host Machine） 被模拟的B机称为虚拟机（Virtual Machine） 所有为各种模拟所编制的解释程序通称为模拟程序；编制非常复杂和费时 只适合于移植运行时间短，使用次数少，而且在时间关系上没有约束和限制的软件； 用模拟方法实现应用软件的移植 仿真 Emulation 用微程序直接解释另一种机器指令的方法。 进行仿真工作的A机称为宿主机 被仿真的B机称为目标机（Target Machine） 所有为仿真所编制的解释微程序通称为仿真微程序； 用仿真方法实现应用软件的移植 仿真与模拟的区别 解释用的语言不同 解释程序所存的位置不同：仿真存在控制寄存器，