计算机系统结构

硬件：

尽量别换平台

更换顺序：硬盘光驱软驱内存显卡CPU 主板

要换先换前面的

软件

以硬件为主，不要因为软件更换硬件。

不要频繁重装系统

。。。。

计算机系统结构

研究内容:

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

软硬件功能分配及分界面的确定

学习目的:

建立计算机系统的完整概念

学习计算机系统的分析方法和设计方法

掌握新型计算机系统的基本结构及其工作原理

与其他学科的交叉

主要包括:计算机组成原理,计算机操作系统,汇编语言,数据结构, 微机原理,高级语言等第一章计算机系统结构的基本概念

一,计算机系统的组成

由硬件和软件组成.

1_ 硬件:可视为多种资源:

1)处理信息资源—CPU;

2)存储信息资源—存储器;

3)交换信息资源—I/O设备.

1.1 计算机系统结构的概念

二,计算机系统的多级层次结构

(逐级或越级向下实现)

2 软件:即程序

1)系统软件:各用户共同使用,如OS,编译/解释程序,汇编程序,诊断程序等;

2)应用软件:为解决用户问题编写的程序.

微程序级L0实际机器

机器语言级L1实际机器

操作系统级L2虚拟机

汇编语言级L3虚拟机

高级语言级L4虚拟机

应用语言级L5虚拟机

系统软件

软,硬交界面

硬件

固件

执行方式

应用程序包翻译(用户)

编译/解释程序翻译

(程序员)

汇编程序翻译

(汇编语言程序员)

机器语言程序解释

(操作员)

微指令程序解释

(机器语言程序员)

(逻辑设计员)

1 机器语言级:二进制语言是计算机中必不可少的语言.

2 汇编语言级:用符号表示的机器语言.

3关于操作系统:

①OS是管理计算机系统的系统软件;

②OS的若干命令又可视为机器语言指令功能的扩充;

③OS虽已发展成用高级语言编写,但其属服务于高级语言,汇编语言等的功能,并最终用机器语言或微指令程序解释执行的.

4 虚拟机:以软件为主实现的机器.

5 实际机器:由硬件或固件实现的机器.

6 固件:将微程序固化在器件上的硬件.

三,计算机系统结构定义及其属性

一个计算机系统可以看成是由若干机器级组成的,从低层的硬件直到高层的应用程序级,在每一级上都可以定义一个系统结构,而传统的讲,计算机系统结构是指处在软件,硬件之间界面的描述,它反映了计算机系统的外特性.

_

定义一:

Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出:

计算机系统结构是程序员所看到的计算机系统的属性,包括概念结构和功能特性.是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义,以及对各级界面上,下进行功能分配,各级都有它自己的系统结构.

定义二:

计算机系统结构主要研究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定

计算机系统由软件,硬件和固器组成,它们在功能上是同等的.

同一种功能可以用硬件实现,也可以用软件或固件实现.

不同的组成只是性能和价格不同.

本课程定义

计算机系统结构或称计算机体系结构(Computer Architecture)是汇编语言程序员所见到的计算机属性,即软,硬件的交界面(是机器语言,汇编语言或编译程序设计者看到的机器物理系统

计算机系统结构,计算机组成,计算机实现之间界限越来越模糊.

三个层次:

计算机实现——器件选择,机械,封装,印板,机箱,电源,冷却设计

计算机组成——逻辑设计

计算机系统结构——外特性设计

系统结构的研究范围

外特性——指令系统,数据表示,寻址方式,寄存器集

界面设计——确定硬件功能.

新型系统结构设计——并行性,数据流,推理机,神经网

性能成本评价——运算速度,存储容量,I/O带宽

计算机系统结构的外特性

1)指令系统:反映了机器指令的类型和形式,指令间排序和控制机构.

2)数据表示:反映了能由硬件直接识别和处理的数据类型和指令.

3)操作数的寻址方式:反映了系统能寻址的最小单位(寻址单位),寻址方式和表示.

4)寄存器的构成定义:反映了通用寄存器和专用寄存器的数量,定义和使用方式.

5)中断系统结构:表示中断的类型,分级和中断响应的硬件功能以及例外条件.

6)存储体系和管理:包括主存储器,编址方式,最大可编址空间.

.

7)I/O结构:包括I/O设备的连接方式,处理机,存储器与I/O设备间的数据传递方式和格式,传递的数据量及传递操作结束的表示及出错提示等.

8)机器工作状态的定义和切换:如系统态和用户态等.

9)信息保护:包括保护方式及有关的硬件支持等.

3研究计算机系统结构的目的

1)重点是软,硬件的界面:计算机系统设计师的主要任务是合理地研究哪些功能应由硬件予以支持,而哪些功能应由软件来完成.

2)目的:提高计算机系统的性能/价格比.

四,与计算机组成和计算机实现的联系

计算机系统结构,计算机组成,计算机实现是3个不同的概念.它们各自包含不同的内容,但又有紧密的关系.

计算机系统结构指的是计算机系统的软,硬件的界面,即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性.

___ 计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现,包括五大功能部件组成以及逻辑设计等.它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式,各部件的功能以及各部件的联系.

___ 计算机实现指的是计算机组成的物理实现,包括处理机,主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,模块,插件,底板的划分与连接,信号传输,电源,冷却及整机装配技术等.它着眼于器件技术和微组装技术,其中器件技术在实现技术中占主导作用.

【例1】①机器指令集的确定属于计算机系统结构.

_______ ②指令的实现,如取指令,取操作数,运算,送结果等具体操作及其排序方式属于计算机组成.

_______ ③实现指令集中所有指令功能的具体电路,器件的设计,装配技术等属于计算机实现.

【例2】①确定是否有乘法指令属于.