计算机体系结构第1章_基础知识.pptVIP

1.6??计算机系统的分类1.6.1?Flynn（弗林）分类法（1966年提出）???1.分类的依据???分类的依据：按照指令流和数据流的多倍性。???指令流----是指机器执行的指令序列。???数据流----是指由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果。???多倍性----是指在系统瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能数。???2.计算机系统的类型???按照弗林分类法，计算机系统可以分为四大类：???(1)单指令流单数据流(SingleInstructionStreamSingleDataStream，SISD)。???(2)单指令流多数据流(SingleInstructionStreamMultipleDataStream，SIMD)。???(3)多指令流单数据流(MultipleInstructionStreamSingleDataStream，MISD)。???(4)多指令流多数据流(MultipleInstructionStreamMultipleDataStream，MIMD)。第1章基础知识1.熟练掌握内容???计算机系统的层次结构，计算机系统结构的定义，计算机组成的定义，计算机实现的定义，系统结构、组成与实现的三者关系，透明性，CPU性能公式，性能因子CPI，计算机性能常用指标MIPS和MFLOPS，Amdahl定律，局部性原理。2.掌握内容???计算机系统结构、计算机组成和计算机实现研究的内容，计算机系统的Flynn分类法，峰值性能，持续性能。3.了解内容???用基准程序来评价计算机性能，计算机系统的性能评价标准，计算机系统的冯氏分类法1.1??计算机系统层次结构1.1.1按功能划分的多级层次结构1.计算机系统的多级层次结构机器----是指能存储和执行程序的算法和数据结构的集合体。?虚拟机器----以软件为主实现的机器。???实际机器----由硬件和固件实现的机器。显然，虚拟机器的实现是构筑在实际机器之上的。???各机器级的实现主要靠翻译或解释，或者是这两者的结合。翻译----是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上可运行的等效程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。例如利用编译程序对高级语言源程序进行编译的过程、利用汇编程序对汇编语言源程序进行汇编的过程。???解释----是在低一级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高一级机器级上的一条语句或指令的功能，通过对高一级程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。例如利用微程序来逐条解释机器指令的过程。2.计算机系统的软、硬件功能分配计算机系统采用何种实现方式，要从效率、速度、价格、资源状况、可靠性等多方面因素全盘考虑，对软件、硬件及固件的取舍进行综合平衡。(1)软件和硬件在逻辑功能上是等效的；???(2)软、硬件的功能分配比例可以在很宽的范围内变化；(3)选择软、硬件功能分配比例。1.1.2?按功能划分层次的好处从概念和功能上把一个复杂的计算机系统看成是由多个机器级构成的层次结构，可以有如下的好处：(1)有利于理解软件、硬件和固件在系统中的地位和作用；(2)有利于理解各种语言的实质和实现途径；(3)有利于推动计算机系统结构的发展；???(4)有利于理解计算机系统结构的定义。1.2??计算机系统结构???1.计算机系统结构的定义计算机系统结构----是指程序设计者所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。按照计算机层次结构，不同程序设计者所看到的计算机具有不同的属性。透明性----是指一种本来存在的事物或属性，但从某种角度看却好象不存在。通常，在一个计算机系统中，低层机器级的概念性结构和功能特性，对高级语言程序员来说是透明的。???2.计算机系统结构研究的内容???计算机系统结构研究的主要内容是计算机系统中各级之间界面的定义及其上下的功能分配。在这里，我们主要讨论传统机器级的系统结构，即从机器语言程序员的角度所看到的计算机系统结构。软硬件取舍的基本原则：①系统有高的性能价格比；②有利于采用多种计算机组成和实现技术；③有利于编译器和操作系统的实现，以及为高级语言的设计提供更多更好的硬件支持。对于目前的通用型机器，计算机系统结构（传统机器程序员所看到的属性）一般包括：