计算机系统结构概念,计算机系统结构的基本概念

第一章计算机系统结构的基本概念

1. 注意每一章的名词解释，计算机体系结构的概念、分类、定义及其性价比，CPI的计算

2. Amdahl定律的应用

计算机体系结构的概念：建筑物的设计或式样, 通常指一个系统的外貌；从外部来研究计算机系统；

使用者所看到的物理计算机的抽象；编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机属性。计算机系统结构定义：程序员所看到的计算机系统的属性, 即概念性结构和功能特性

功能特性指令系统及其执行模式

数据表示：硬件能够直接认别和处理的数据类型；

寻址技术：编址方式、寻址方式和定位方式等；

寄存器组织：操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则等；

指令系统：操作类型、格式，指令间的排序控制等；

中断系统：中断类型、中断级别和中断响应方式等；

存储系统：寻址空间、虚拟存储器、Cache存储器等；

处理机工作状态：定义和切换方式，如管态和目态等；

输入输出系统：数据交换方式、交换过程的控制等；

信息保护：信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。

性价比: 是一个性能与价格之间的比例关系，具体公式：性价比=性能/价格。通常不会在同一性能基础上比较或比较的机会较少。性价比应该建立在你对产品性能要求的基础上，也就是说，先满足性能要求，再谈价格是否合适，由于性价比是一个比例关系，它存在其适用范围和特殊性，不能一概而论。

价格与性能的关系：

摩尔定理：速度每10年左右提高100倍，但价格基本维持不变

用当前同样的价格，在5年之后能买到性能高出10倍的计算机

硬件与软件的价格比例：

硬件在整个计算机系统价格中所占的比例在下降，软件所占的比例在上升

目前软件价格已经超过硬件价格

软件与硬件实现的特点:

硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少

软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多

计算机系统的分类

按处理机性能分类: 1. 按大小划分

种类：巨型、大型、中型、小型、微型机

划分原则：以性能为特征，按价格来划分

存在问题：划分的标准是随时间而变化，每５年左右降低一个等级

设计方法：最高性能特殊用途 ; 最佳性能价格比一般商用计算机

最低价格家用计算机等

2. 按用途划分

种类：科学计算、事务处理、实时控制、工作站、服务器、家用计算机等。

划分原则：科学计算：浮点计算速度; 事务处理：字符处理、十进制运算

实时控制：中断响应速度、I/0能力; 工作站：图形处理能力

服务器：数据处理速度，数据存储能力; 家用计算机：价格便宜，软件丰富

发展方向：具备上述所有功能的通用处理机;各种专用处理机、协处理器、嵌入式处理机

3. 按数据类型划分

定点计算机、浮点计算机、向量计算机、堆栈计算机等

4. 按处理机个数和种类划分

单处理机并行处理机、多处理机、分布处理机关联处理机

超标量处理机, 超流水线处理机, VLIW处理机

SMP(对称多处理机)、MPP(大规模并行处理机)、机群(Cluster)系统等

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