计算机系统结构多媒体教程课件_第八章 数据流计算机结构2
合集下载
计算机体系结构完整讲义ppt课件
• 计算机的更新换代
– 第一代：电子管计算机 – 第二代：晶体管计算机
硬件设计公理： 越小越快
– 第三代：中小规模集成电路
– 第四代：大或超大规模集成电路
– 第五代：VLSI(甚大规模集成电路)
计算机性能的大幅度提高和更新换代，一方面依靠 器件的不断更新，同时也依赖系统结构的不断改进。
30
二 按计算机系统成本分类
• 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、下的功能 进行分配
– 1964年，IBM/360系列机的总设计工程师G.M. Amdahl、G.A. Blauw、F.P. Brooks等人提出。 也称体系结构。
– 是从程序员的角度所看到的系统的属性，是 概念上的结构和功能上的行为
• 1.2.2 计算机系统的设计方法
• ---软硬件舍取的基本原则 • ---计算机系统设计者的主要任务 • ---计算机系统设计的基本方法 （三种）
• 计算机语言：是用以描述控制流程的、 有一定规则的字符集合
– 语言不是专属软件范畴，可以介属于计算机 系统的各个层次，具有不同作用
4
1.1.1计算机系统的多级层次结构
从使用语言的角度上，将计算机系统 看成按功能划分的多级层次结构
机器、汇编、高级、应用语言
低级
高级
后者比前者功能更强、使用更方便；
而前者是后者发展的基础，在单条指令的 执行速度相比较，前者更快。
•第1章 •第2章 •第3章 •第4章 •第5章 •第6章
计算机系统设计基础 数据表示与指令系统性能分析 流水技术和向量处理 阵列计算机 多处理机系统 数据流计算机
1
第1章 计算机系统设计基础
• 1.1 计算机系统的基本概念 • 1.2 计算机系统的设计技术 • 1.3 计算机系统的性能评价 • 1.4 计算机系统结构的发展
计算机系统结构课件
浮点数据就是高级语言课程中所说的“实型数”。
2.1.1.1 浮点数的组成 浮点数的组成与人们通常所说的“科学记数法”非常相似，唯一不同的是各部分 均为有限位数，如下所示
它的主要参数有8个：
m ── 尾数，一般为纯小数，符合规格化原则（即最高位的绝对值不为0）， 用原码或补码表示；
e ── 阶码，整数，常用移码表示（见下文解释）；
= 1.25×80%×ICA×1.1×CYCLEA = 1.1×ICA×CYCLEA < Te_A 这时B机器快一些。
Sn
• 题12 （P33）
20
Amdahl定律公式，代入已知量
Se=20变成一元函数
10.5
Sn=20/(20-19Fe)
用三点作图法作出关系曲线。
1.8
1
0
0.5
2001.9.1
计算机系统结构
•
= 1.25×80%×ICA×1.25×CYCLEA
•
= 1.25×ICA×CYCLEA > Te_A
• 显然A机器快一些。
2001.9.1
计算机系统结构
17
例题选讲（5）
• 例1.5（P12） Te公式，改动上题中CYCLEB =1.1 ×CYCLEA，则最后
Te_B = 1.25×ICB ×CYCLEB
汇编语言机器
汇编语言程序员 （使用汇编语言）
（经汇编程序翻译成机器语言、操作系统原语）
操作系统语言机器 操作系统用户 （使用操作系统原语）
（经原语解释子程序翻译成机器语言）
传统机器语言机器 传统机器程序员（使用二进制机器语言）
（由微程序解释成微指令序列）
微指令语言机器 微指令程序员 （使用微指令语言）
2.1.1.1 浮点数的组成 浮点数的组成与人们通常所说的“科学记数法”非常相似，唯一不同的是各部分 均为有限位数，如下所示
它的主要参数有8个：
m ── 尾数，一般为纯小数，符合规格化原则（即最高位的绝对值不为0）， 用原码或补码表示；
e ── 阶码，整数，常用移码表示（见下文解释）；
= 1.25×80%×ICA×1.1×CYCLEA = 1.1×ICA×CYCLEA < Te_A 这时B机器快一些。
Sn
• 题12 （P33）
20
Amdahl定律公式，代入已知量
Se=20变成一元函数
10.5
Sn=20/(20-19Fe)
用三点作图法作出关系曲线。
1.8
1
0
0.5
2001.9.1
计算机系统结构
•
= 1.25×80%×ICA×1.25×CYCLEA
•
= 1.25×ICA×CYCLEA > Te_A
• 显然A机器快一些。
2001.9.1
计算机系统结构
17
例题选讲（5）
• 例1.5（P12） Te公式，改动上题中CYCLEB =1.1 ×CYCLEA，则最后
Te_B = 1.25×ICB ×CYCLEB
汇编语言机器
汇编语言程序员 （使用汇编语言）
（经汇编程序翻译成机器语言、操作系统原语）
操作系统语言机器 操作系统用户 （使用操作系统原语）
（经原语解释子程序翻译成机器语言）
传统机器语言机器 传统机器程序员（使用二进制机器语言）
（由微程序解释成微指令序列）
微指令语言机器 微指令程序员 （使用微指令语言）
计算机组成第8章 103页PPT文档
偏光镜 电极 玻璃
光线
垂 直 排 列
(b) 不透光状态
等离子显示器
成像原理
– 利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电 的特性
– 产生紫外线，紫外线激发荧光粉发光 – 在玻璃板之间隔开成象素，每个象素点内有惰
性气体和三色荧光粉，用电极控制
特点
– 易于实现大画面显示 – 全色显示，色纯度与CRT相当 – 视角达160度 – 寿命长 – 功耗大、成本高。
光栅扫描：电子束从左到右，从上到下扫描整个屏幕（隔 行扫描和逐行扫描）
随机扫描：电子束只扫描需要显示的点，而不是整个屏幕
刷新
余辉时间：电子束打在荧光粉上发出的光的所持续时间 为了得到稳定的图象，需要重复扫描整个屏幕（每秒50场） 帧存储器：为了重复扫描，需要存储屏幕字符或者图象信息
字符显示的一般原理
常用输出设备
显示器
– 阴极射线管显示器 – 液晶显示器 – 等离子显示器
打印机
– 针式打印机 – 喷墨打印机 – 激光打印机
阴极射线管显示器
成像原理
– 电子束撞击荧光板上的荧光粉 – 受撞击的荧光粉发光产生亮点
基本组成
– 电子枪 – 显示屏 – 偏转控制装置
阴极射线管的构成和工作原理
阳极 阴极
液晶显示器
显示原理
– 利用液晶的光学特性 – 平板后面设置光源 – 通过液晶改变透射光的偏振性（从水平到垂直） – 电场控制
特点
– 平板显示，不需要高压电，移动方便 – 无辐射 – 价格较高
液晶显示器
扭转的光线 纵向排列
面板玻璃 电极 偏光镜 液晶分子
横向排列 (a) 透光状态(偏震光被扭转90度)
点阵式表示举例
计算机系统结构课件详解演示文稿
第26页，共138页。
设操作数的有效地址
( X d ) (B2 ) (B2 0000) d2
由分析器内的地址加法器形成。由于通常情况下，“分析” 周期等于主存周期，所以，从时间关系上要求在“分析”周 期的前半段，就能由通用寄存器输出总线取得(B2)，送入地址 加法器。由于运算结果是在“执行”周期的末尾才送入通用 寄存器组的，它当然不能立即出现在通用寄存器输出总线上。
第11页，共138页。
图 5.4 当第k条指令是条件转移时
第12页，共138页。
• 例一、数据相关。
• 第K+1条指令的源操作数正好是第K条指令结果地址，顺 序解释没问题，而重叠解释时，在“执行K”和“分析 K+1”重叠时就出现问题
• 相关：因程序相邻指令之间出现了关联，为防止出错他们不能同时 解释。这种现象称发生了”相关“，有数据相关和指令相关。
也就是说，在“执行k”得到的、送入通用寄存器的运算结果 来不及作为“分析k+2”的基址值用，更不用说作为“分析 k+1”的基址值用。因此，虽然是一次重叠，但基址值相关(B
相关)就不止会出现一次相关，还会出现二次相关。即当出现
B(k+1)=L3(k) 时 ， 称 为 发 生 了 B 一 次 相 关 ； 而 当 出 现 B(k+2)=L3(k)时，称为发生了B二次相关，如图5.10所示。
计算机系统结构课件详解演示 文稿
第1页，共138页。
优选计算机系统结构课件
第2页，共138页。
5.1 重叠解释方式
5.1.1 基本思想和一次重叠
取指令
分析
执行 t
图 5.1 对一条机器指令的解释
第3页，共138页。
取指令:按指令计数器的内容访问主存,取出该指令送指令
设操作数的有效地址
( X d ) (B2 ) (B2 0000) d2
由分析器内的地址加法器形成。由于通常情况下，“分析” 周期等于主存周期，所以，从时间关系上要求在“分析”周 期的前半段，就能由通用寄存器输出总线取得(B2)，送入地址 加法器。由于运算结果是在“执行”周期的末尾才送入通用 寄存器组的，它当然不能立即出现在通用寄存器输出总线上。
第11页，共138页。
图 5.4 当第k条指令是条件转移时
第12页，共138页。
• 例一、数据相关。
• 第K+1条指令的源操作数正好是第K条指令结果地址，顺 序解释没问题，而重叠解释时，在“执行K”和“分析 K+1”重叠时就出现问题
• 相关：因程序相邻指令之间出现了关联，为防止出错他们不能同时 解释。这种现象称发生了”相关“，有数据相关和指令相关。
也就是说，在“执行k”得到的、送入通用寄存器的运算结果 来不及作为“分析k+2”的基址值用，更不用说作为“分析 k+1”的基址值用。因此，虽然是一次重叠，但基址值相关(B
相关)就不止会出现一次相关，还会出现二次相关。即当出现
B(k+1)=L3(k) 时 ， 称 为 发 生 了 B 一 次 相 关 ； 而 当 出 现 B(k+2)=L3(k)时，称为发生了B二次相关，如图5.10所示。
计算机系统结构课件详解演示 文稿
第1页，共138页。
优选计算机系统结构课件
第2页，共138页。
5.1 重叠解释方式
5.1.1 基本思想和一次重叠
取指令
分析
执行 t
图 5.1 对一条机器指令的解释
第3页，共138页。
取指令:按指令计数器的内容访问主存,取出该指令送指令
ppt课件计算机系统结构
4.1.2 输入输出系统的组织方式 1 自治控制
输入输出系统是一个独立于处理机之外的自治系统 处理机与外围设备之间要有恰当的分工 2 层次结构 最靠近处理机的是输入输出处理机、输入输出通道等 中间层是标准接口 标准接口通过设备控制器与输入输出设备相连接 设备控制器控制外围设备工作 3 分类组织 为面向字符的设备(character-oriented device)；指工作速
3 直接存储器访问(DMA)方式
直接存储器访问方式又称为DMA(Direct Memory Access)方式， 这种输入输出方式主要用来连接高速外围设备 如，磁盘存储器，磁带存储器等
DMA方式具有如下特点 (1) 外围设备访问请求直接发往主存储器 (2) 不需要CPU进行保存现场和恢复现场 (3) DMA控制器中，需设置数据寄存器、设备状态或控制寄 存器、主存地址寄存器、设备地址寄存器和数据交换个数 计数器 (4)在DMA方式开始和结束时，需要处理机进行管理 (5)在DMA方式中，数据的传送过程不需要CPU的干预
度比较低的机电类设备。例如，字符终端、打字机等 面向数据块的设备主要指工作速度比较高的外围设备；例
如，磁盘、磁带、光盘的辅助存储器，行式打印机等
7
tiger September 2008
4.1.3 基本输入输出方式
对于工作速度、工作方式和工作性质不同的外围设备，基本输 入输出方式有三种 1 程序控制输入输出方式 程序控制输入输出方式：又称为状态驱动输入输出方式、 应答输入输出方式、查询输入输出方式、条件驱动输入输 出方式等 程序控制输入输出方式的4个特点 (1) 何时、 对何设备进行输入或输出操作受CPU控制 (2) CPU要通过指令对设备进行测试才能知道设备的工作 状态。空闲、准备就绪、正在忙碌等 (3) 数据的输入和输出都要经过CPU (4) 用于连接低速外围设备，如终端、打印机等
计算机系统结构课件第八章
（4）控制操作结点：这类结点的特点是，其激发(或称点火)条件中要 加上布尔控制端。常用的控制结点有如下四种：T门、F门、开关门和合 并门等控制结点，如图8-11所示。
判断输入数据(通常是单个或两个)是否满足某种条件，如输入数据 是否小于、等于、大于0，两个输入数据的大小比较等。当满足条件时， 将在输出端产生T的控制令牌，否则便产生F的控制令牌。数据流程序图 中在带箭头弧上流动的就是这类控制信号。图8-12示出了单输入和双输 入数据的判断操作工作情况。
2.动态数据流计算机结构 动态数据流计算机模型图见图8-16，在动态数据流计算机中，每个数 据令牌都带有标号（令牌标号及其他特征信息），从而使数据流程图中 的一条有向分支线上可同时传送（带不同标号）几个数据令牌，它不需 要用控制令牌来确认指令间数据令牌的传送。而是采用一个专门硬件 （匹配部件）对数据令牌中的标号进行符合比较并加以识别，匹配部件 将标号加到数据令牌上并完成标号的匹配工作。
3.数据流计算机设计中需要解决的几个主要问题 在分析了目前已经实现的几台数据流计算机模型的基础上，给山如下 几个在数据流计算机设计中需要解决的主要技术问题。 （1）研制易于使用，易于由硬件实现的高级数据流语言。 （2）程序如何分解并如何把程序模块分配给各处理部件。 （3）设计出性能价格比高的信息包交换网络，以支持资源仲裁和令牌 分配等大量通信工作。 （4）对静态和动态数据流计算机，研制智能式数据驱动机构。 （5）如何在数据流环境中高效率地处理复杂的数据结构，如数组等。 （6）研制支持数据流运算的存储层次和存储分配方案。 （7）在广泛的应用领域里，对数据流计算机的硬件和软件作出性能评 价，估计各种系统开销，包括开发、运行及应用开销。 （8）研究数据流计算机的操作系统。 （9）开发数据流语言的跟踪和调试工具。
多媒体计算机系统ppt课件
多媒体计算机系统ppt课 件
• 多媒体计算机系统概述 • 多媒体硬件设备及接口 • 多媒体软件技术基础 • 多媒体数据压缩与编码技术 • 多媒体数据存储与管理技术 • 多媒体网络通信技术基础 • 多媒体系统安全与隐私保护策略
01
多媒体义
多媒体计算机系统是指能够处理 、存储、传输和展示多种媒体信 息的计算机系统。
03 DisplayPort…
04 蓝牙技术
05 Wi-Fi技术
通用串行总线接口，支持 多种设备连接和数据传输 ，具有热插拔功能。
高清晰度多媒体接口，用 于传输高清视频和音频信 号。
一种数字显示接口标准， 用于连接计算机和显示器 等设备。
一种无线通信技术，用于 在短距离内连接和传输数 据，常用于连接耳机、键 盘等设备。
，满足多媒体数据的存储和管理需求。
02
文件系统在多媒体中的应用
通过文件系统对多媒体数据进行组织和管理，实现数据的快速访问和共
享。
03
多媒体文件系统的优化
针对多媒体数据的特点，对文件系统进行优化和改进，提高系统的性能
和稳定性。例如，采用数据压缩技术减小文件大小，采用流式传输技术
提高数据传输效率等。
06
GoldWave
易用的音频编辑软件，支持多种音频格式和处理功能，适用于个 人和小工作室。
视频编辑软件简介
Premiere Pro
专业的视频编辑软件，提供丰富 的视频剪辑、特效、音频处理等 功能，广泛应用于电影、广告等 领域。
Final Cut Pro
Mac平台上的专业视频编辑软件 ，具备强大的剪辑和特效功能， 适用于电影、电视剧等制作。
媒体服务。
实时传输协议RTP/RTCP/RTSP等
• 多媒体计算机系统概述 • 多媒体硬件设备及接口 • 多媒体软件技术基础 • 多媒体数据压缩与编码技术 • 多媒体数据存储与管理技术 • 多媒体网络通信技术基础 • 多媒体系统安全与隐私保护策略
01
多媒体义
多媒体计算机系统是指能够处理 、存储、传输和展示多种媒体信 息的计算机系统。
03 DisplayPort…
04 蓝牙技术
05 Wi-Fi技术
通用串行总线接口，支持 多种设备连接和数据传输 ，具有热插拔功能。
高清晰度多媒体接口，用 于传输高清视频和音频信 号。
一种数字显示接口标准， 用于连接计算机和显示器 等设备。
一种无线通信技术，用于 在短距离内连接和传输数 据，常用于连接耳机、键 盘等设备。
，满足多媒体数据的存储和管理需求。
02
文件系统在多媒体中的应用
通过文件系统对多媒体数据进行组织和管理，实现数据的快速访问和共
享。
03
多媒体文件系统的优化
针对多媒体数据的特点，对文件系统进行优化和改进，提高系统的性能
和稳定性。例如，采用数据压缩技术减小文件大小，采用流式传输技术
提高数据传输效率等。
06
GoldWave
易用的音频编辑软件，支持多种音频格式和处理功能，适用于个 人和小工作室。
视频编辑软件简介
Premiere Pro
专业的视频编辑软件，提供丰富 的视频剪辑、特效、音频处理等 功能，广泛应用于电影、广告等 领域。
Final Cut Pro
Mac平台上的专业视频编辑软件 ，具备强大的剪辑和特效功能， 适用于电影、电视剧等制作。
媒体服务。
实时传输协议RTP/RTCP/RTSP等
大学计算机基础课件第8章
ESP格式、BMP格式、TIFF格式、GIF格 式、JPEG格式、PSD格式
2020/6/28
大学计算机基础
8
8.2.2 Photoshop应用
Adobe Photoshop CS4 窗口界面
2020/6/28
大学计算机基础
9
8.2.2 Photoshop应用
新建文件 调整图像的显示比例 图层的概念 工具箱 蒙版
2020/6/28
大学计算机基础
6
8.2 平面图像处理
8.2.1 基本概念 8.2.2 Photoshop应用
2020/6/28
大学计算机基础
7
8.2.1 基本概念
图像文件的颜色模式
RGB模式、CMYK模式、Lab模式、HSB 模式、位图模式、灰度模式、双色调模式、 索引模式
图像处理的文件类型
例。 使用快捷键“Ctrl+”可以对图像进行放大显示，
使用快捷键“Ctrl-”可以对图像进行缩小显示。
2020/6/28
大学计算机基础
12
8.2.2 Photoshop应用
图层的概念
显示/隐藏图层 对图层重命名 添加/删除图层 复制图层 为图层填充颜色 调整图层的顺序 链接图层 合并图层
2020/6/28
大学计算机基础
13
8.2.2 Photoshop应用
工具箱
规则选框工具组 套索工具组 魔棒 裁剪工具 吸管工具组 图章工具组
2020/6/28
大学计算机基础
14
8.2.2 Photoshop应用
工具箱工具组 渐变工具组 涂抹工具组
多媒体和多媒体技术
图形、图像文件格式 音频文件格式 视频文件格式 动画文件格式 流媒体文件格式
2020/6/28
大学计算机基础
8
8.2.2 Photoshop应用
Adobe Photoshop CS4 窗口界面
2020/6/28
大学计算机基础
9
8.2.2 Photoshop应用
新建文件 调整图像的显示比例 图层的概念 工具箱 蒙版
2020/6/28
大学计算机基础
6
8.2 平面图像处理
8.2.1 基本概念 8.2.2 Photoshop应用
2020/6/28
大学计算机基础
7
8.2.1 基本概念
图像文件的颜色模式
RGB模式、CMYK模式、Lab模式、HSB 模式、位图模式、灰度模式、双色调模式、 索引模式
图像处理的文件类型
例。 使用快捷键“Ctrl+”可以对图像进行放大显示，
使用快捷键“Ctrl-”可以对图像进行缩小显示。
2020/6/28
大学计算机基础
12
8.2.2 Photoshop应用
图层的概念
显示/隐藏图层 对图层重命名 添加/删除图层 复制图层 为图层填充颜色 调整图层的顺序 链接图层 合并图层
2020/6/28
大学计算机基础
13
8.2.2 Photoshop应用
工具箱
规则选框工具组 套索工具组 魔棒 裁剪工具 吸管工具组 图章工具组
2020/6/28
大学计算机基础
14
8.2.2 Photoshop应用
工具箱工具组 渐变工具组 涂抹工具组
多媒体和多媒体技术
图形、图像文件格式 音频文件格式 视频文件格式 动画文件格式 流媒体文件格式
计算机系统结构 第四版 (李学干)第8章
第8章数据流机和归约机 下面仍以一元二次方程求根的例子来说明.图8-1表 示了程序中数据间的相关关系,其中,①与②,③与④, ⑤与⑥均可并行操作,但相互之间因为存在数据相关而不 能执行.如果用加,减,乘,除,平方根等基本操作表示 出相应的数据流程序,则其数据流程序图如图8-2所示.
第8章数据流机和归约机
第8章数据流机和归约机
图8-6常用控制类操作结点及其激发规则 (a)T门控结点;(b)F门控结点;(c)开关门控结点;(d)归并门控结点
第8章数据流机和归约机 此外,根据数据流程序设计的需要,还可以设计一些 其他的基本结点和功能更强的复合型结点,这里就不一一 列举了. 利用上述这些结点,可以画出一些常见程序结构的数 据流程序图.例如,图8-7是具有条件分支结构的数据流程 序图的例子,以实现当x>0时,让x加y,否则,就让x减y 的功能.图8-8为具有循环结构的数据流程序图的例子,以 实现对x循环累加,直到x的值超过1000为止,所得结果为z 的功能.
第8章数据流机和归约机 上述的数据驱动计算,只是数据流计算模型中的一种. 还有另一种叫需求驱动计算模型.数据驱动计算,其操作 是按输入数据可用性决定的次序进行.需求驱动计算,其 操作则按数据需求所决定的次序进行.前者只要所要求的 输入数据全部就绪,即可驱动操作执行,是一种提前求值 的策略;而后者则是按需求值,只有当某一函数需要用到 某一自变量时,才驱动对该自变量的求值操作,是一种滞 后求值的策略.显然后者较之前者可以减少许多不必要的 求值,辅助开销少,有助于提高系统的效率.作为本节讨 论的数据流机来说,一般是指数据驱动计算,需求驱动更 适合面向函数程序设计的计算机.然而,由于它们都属于 数据流方式,因此数据流机也同样比较适合于执行用函数 式语言书写的程序.
计算机系统结构 PPT
Applied Operating System Concepts 2.17
CPU如何发现中断信号？ CPU如何发现中断信号？ 如何发现中断信号
处理器的控制部件中设一个能检测中断的机构，称为中 处理器的控制部件中设一个能检测中断的机构，称为中 断扫描机构
•在每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器，询 每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器 扫描中断寄存器，
断处理程序
Applied Operating System Concepts
2.16
中断寄存器
• 为了区分和不丢失中断信号
对应每个中断源分别用一固定触发器寄存中断 信号 规定值为1 规定值为1时，表示有中断信号，为0时表示无 表示有中断信号，
• 这些触发器的全体称为中断寄存器 这些触发器的全体称为中断寄存器 • 每个触发器称为一个中断位 每个触发器称为一个中断位 • 所以中断寄存器是由若干个中断位组成
“中断”名称源于： 中断”名称源于：
• •
当异步事件（随机事件）发生后， 当异步事件（随机事件）发生后，打断了对当前程序 的执行， 的执行，而转去处理该异步事件 直到处理完了后， 直到处理完了后，再转回原程序中断点继续执行
Applied Operating System Concepts
2.12
从用户角度看中断
Module 2: Computer-System Structures 计算机系统结构 • I/O Structure I/O结构 结构 • Storage Structure 存储构造 • Storage Hierarchy 存储层次 • Hardware Protection 硬件保护 • General System Architecture 一般系统体系结构
CPU如何发现中断信号？ CPU如何发现中断信号？ 如何发现中断信号
处理器的控制部件中设一个能检测中断的机构，称为中 处理器的控制部件中设一个能检测中断的机构，称为中 断扫描机构
•在每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器，询 每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器 扫描中断寄存器，
断处理程序
Applied Operating System Concepts
2.16
中断寄存器
• 为了区分和不丢失中断信号
对应每个中断源分别用一固定触发器寄存中断 信号 规定值为1 规定值为1时，表示有中断信号，为0时表示无 表示有中断信号，
• 这些触发器的全体称为中断寄存器 这些触发器的全体称为中断寄存器 • 每个触发器称为一个中断位 每个触发器称为一个中断位 • 所以中断寄存器是由若干个中断位组成
“中断”名称源于： 中断”名称源于：
• •
当异步事件（随机事件）发生后， 当异步事件（随机事件）发生后，打断了对当前程序 的执行， 的执行，而转去处理该异步事件 直到处理完了后， 直到处理完了后，再转回原程序中断点继续执行
Applied Operating System Concepts
2.12
从用户角度看中断
Module 2: Computer-System Structures 计算机系统结构 • I/O Structure I/O结构 结构 • Storage Structure 存储构造 • Storage Hierarchy 存储层次 • Hardware Protection 硬件保护 • General System Architecture 一般系统体系结构
多媒体计算机系统结构
键盘
鼠标器
软磁盘 驱动器
硬磁盘 驱动器
图2-1 传统计算机的硬件结构
第2章 多媒体计算机系统结构
由图2-1可见，构成一般传统计算机的硬件以CPU为核 心。当前用于个人计算机的CPU主要是80X86、68XXX、 powerPC等，内存大小不一，小的1～2 MB，大的十几到 几十MB。从图2-1还可以看到，通过接口所接的都是常规 的外部设备，用于信息的输入/输出。由于一般传统计算机 仅仅用来处理文字和图形，故其接口和外设均较为简单。
光盘接口连接光盘控制器和光盘驱动器。目前，大多 数光盘是只读光盘(CD-ROM)，一次写多次读光盘以及可 读写的光盘正逐步普及。
第2章 多媒体计算机系统结构
2. 多媒体计算机软件 多媒体计算机软件主要包括如下三部分：
(1) 多媒体操作系统。传统计算机所用的操作系统或 多或少支持多媒体，但在程度上有所差别，例如， Windows 3.1、Windows NT及Windows 95在支持多媒体方 面要比DOS强，尽管如此，它们还不是真正意义上的多媒 体操作系统。
2.1.2 多媒体计算机系统的构成 在一般传统计算机的基础上，技术的发展推动了多媒
体计算机的产生。多媒体计算机系统同样由硬、软件两大 部分组成。
1．硬件构成 多媒体计算机的硬件系统结构如图2-2所示。从图2-2 中可以看到，多媒体计算机的硬件系统可以看成是在一般 传统计算机的基础上，增加一些硬件而构成的。但是，这 只是表面上的理解。实际上，多媒体计算机对CPU的吞吐 率、内存的大小以及各种外设也会提出更高的要求。早期 的微型机，如PC机、PC/XT等是无法构成多媒体计算机的。
各种计算机厂商看到这一点，正在竞相研制多媒体 操作系统。现在已公布使用的有Apple公司的Quick Time和 Microsoft公司的多媒体Windows 3.0。现在流行的操作系 统，如Windows 98、Windows 2000等都具备多媒体功能。
多媒体系统结构2讲课文档
图7-7 触摸屏的外观
第十六页，共36页。
数码相机
数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处理把拍摄到的景物 转换成以数字格式存放的特殊照相机。
数码相机是由镜头、CCD、A/D(模数转换器)、MPU(微处理 器)、内置存储器、LCD(液晶显示器)、PC卡(可移动存储 器)和接口(包括计算机接口、电视机接口)等部分组成，数码
距越小显示器画面就越清晰、自然。 像素：每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的磷光体
。
分辨率：显示器画面解析度，由每帧画面像素数决定。以水平
显示的像素个数×水平扫描线数表示，如800×600是指每帧 图像由水平800个像素和垂直600条扫描线组成。 行频（kHz）：又称水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕 上扫描过的水平线条数。 场频（Hz）：又称垂直刷新频率，是每秒钟屏幕重复绘 制显示画面的次数，即重绘率。 此外，还有带宽（MHz）、动态聚焦等。
扫描仪的性能指标 扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和 扫描速度等。此外，用户还要考虑接口形式、 幅面大小、操作环境、随机软件是否丰富以及 安装的方便性等因素。
光学符号识别(OCR) OCR技术实际上是计算机认字，也是一种文字输入
法，它通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上文 字方式图像信息，利用各种模式识别算法，分析文字 形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储 在文本文件中。
电子制造公司统一，数字视频正以不太高的价格进入消费领 域，数码摄像机也应运而生。
家用级数字摄像机有MD摄像机、数字8mm摄像机、Mini DV摄像机。
数字摄像机必须在1 s内拍摄3 0幅图像，把光转换成电，再转
换成二进制的数字信息，这样各个图像就可以连在一起成为相 应的视频。
第二十页，共36页。
第十六页，共36页。
数码相机
数码相机是一种能够进行拍摄并通过内部处理把拍摄到的景物 转换成以数字格式存放的特殊照相机。
数码相机是由镜头、CCD、A/D(模数转换器)、MPU(微处理 器)、内置存储器、LCD(液晶显示器)、PC卡(可移动存储 器)和接口(包括计算机接口、电视机接口)等部分组成，数码
距越小显示器画面就越清晰、自然。 像素：每一个像素包含一个红色、绿色、蓝色的磷光体
。
分辨率：显示器画面解析度，由每帧画面像素数决定。以水平
显示的像素个数×水平扫描线数表示，如800×600是指每帧 图像由水平800个像素和垂直600条扫描线组成。 行频（kHz）：又称水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕 上扫描过的水平线条数。 场频（Hz）：又称垂直刷新频率，是每秒钟屏幕重复绘 制显示画面的次数，即重绘率。 此外，还有带宽（MHz）、动态聚焦等。
扫描仪的性能指标 扫描仪的性能指标主要有分辨率、色彩位数和 扫描速度等。此外，用户还要考虑接口形式、 幅面大小、操作环境、随机软件是否丰富以及 安装的方便性等因素。
光学符号识别(OCR) OCR技术实际上是计算机认字，也是一种文字输入
法，它通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上文 字方式图像信息，利用各种模式识别算法，分析文字 形态特征，判断出文字的标准码，并按通用格式存储 在文本文件中。
电子制造公司统一，数字视频正以不太高的价格进入消费领 域，数码摄像机也应运而生。
家用级数字摄像机有MD摄像机、数字8mm摄像机、Mini DV摄像机。
数字摄像机必须在1 s内拍摄3 0幅图像，把光转换成电，再转
换成二进制的数字信息，这样各个图像就可以连在一起成为相 应的视频。
第二十页，共36页。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
指令格式
在数据流计算机中,一条指令包含两部分： • 操作包(operation packet ) • 数据令牌(data token)
指令格式(cont.)
• 操作包(或指令包─instruction cell)通常由操作 码、源操作数、后继指令地址组成。 • 又可以看成是由操作型和受处理单元影响的部分两 者组成。操作型包括操作码、有关常数的指示及常 数值、目标操作地址、本操作要求几个数据令牌的 标志等信息，这些信息一旦设定后就不再改变。受 处理单元影响的部分包括已经接收到的操作数值、 数据令牌已到的标志、正在等待的数据令牌等信息 。 • 操作包在存储器中将占据一定大小的空间。
模式匹配驱动方式
计算的进行是由谓词模式匹配加以驱动的。 程序的执行主要受控于寻找谓词的匹配和度 量的归一操作，其中的谓词是代表客体之间 关系的一种字符串模式。 该驱动模式主要适合求解非数值的符号演算。 智能计算机就是基于该驱动模式。
数据流计算机的由来
冯· 诺依曼型计算机的基本特点是在程序计数器的 集中控制下顺序地执行指令，是以控制驱动方式工 作的。 为了设计高性能的计算机系统结构，其中一个方法 是突破冯· 诺依曼型的结构，采用数据驱动执行方 式而形成的数据流计算机。 美国MIT实验室的Jack Dennis 及其助手于1972年首 先提出了数据流模型，并证明由此而设计的数据流 计算机，其性能价格比高，较好的跟踪工艺技术进 步的速度，能较方便地在应用领域中进行可编程应 用。
计算机系统结构 -数据流计算机结构
四种驱动方式
为了提高计算机并行处理能力，可能突 破冯· 诺依曼型的结构，寻求有利于开发 高度并行功能的计算模型。 计算模型中不仅要考虑数据控制类型， 更要考虑驱动方式（即控制机制）。 控制驱动、数据驱动、需求驱动、模式 匹配驱动等四种驱动方式。
控制驱动方式
基本原理(cont.)
数据流计算机当指令所需数据可用时，该指令即可执 行。这说明指令的操作不受其他控制的约束。任何一 条指令只要它所需要的数据齐全，且可用时都可以执 行。 数据流计算机中没有变量的概念，也不设置状态，在 指令间直接传送数据。因此操作结果不产生副作用， 不改变机器的状态。从而具有纯函数的特点。 对指令来说，摆脱了外界强加于它的控制。多条指令 在数据可用性驱动下同时并行执行； 它可以直接支持函数语言，不仅有利于开发程序中各 级的并发性，而且也有利于改善软件环境，提高软件 的生产力。
基本原理
传统的冯· 诺依曼计算机与数据流计算机的工作原理根本不同， 它是在中央控制器控制下顺序执行的。数据流计算机是在数 据的可用性控制下并行执行的。 数据流计算机里没有指令计数器，其指令执行靠数据记号 (数据令牌data token)的可用性来进行，也就是指令的执行由 数据来驱动，把控制流变为数据流。 数据流计算机里没有常规的变量概念，也就不存在共享数据 单元的问题。程序顺序性仅是指令部分内部数据相关性控制， 也就是只要当操作所需要的数据可用时，即启动指令执行 (异步性)和所有操作都具有函数性，即所有指令都可以任何 次序并发执行。 正是这些特性，数据流计算机可以使许多指令同时异步执行， 预计隐含的并行度是很高的。
复制节点
J.B.Dennis和J.E.Rumbaugh等提出用于数据流程 序图的各种符号（即节点），并规定相应操作 执行规则。 复制节点 ：数据复制结点，数据令牌x经过复 制节点时执行操作，产生两个相同的数据令牌 x1 和x2。逻辑复制结点，其复制结点为空心圆 点，（数据复制结点为实心结点），控制令牌 x经复制产生两个相同的控制令牌x1和x2 。
指令格式(cont.)
数据令牌通常由结果值和目标地址等组成。 数据令牌的实质是一种表示某一操作数或参数 已准备就绪的标志。一旦执行某一操作的所有 操作数令牌到齐，则标志这一操作是什么操作， 以及操作结果所得出的数据令牌，将发送到哪 一些等待此数据令牌的操作的第几个操作数部 位等有关信息，都将作为一个消息包(message packet)传送到处理单元或操作部分予以执行。 这样的消息包也称为操作包.
指令的执行次序受指令计数器的控制， 这是冯· 诺依指令并行执行的支持。 但是，目前计算机领域仍然是这种驱动 方式为主。只是对其进行不同的修改和 完善。目的是增加并行处理能力。
数据驱动方式
只要程序中任一条指令所需的操作数已经齐备， 就可立即启动执行（点火）。一条指令的运算 结果又流向下一条指令，作为该指令的操作数 来驱动执行。 不存在指令计数器；指令启动执行的时机取决 于操作数具备与否；程序中各条指令的执行顺 序仅仅由指令间的数据依赖关系决定。 只要有足够多的处理单元，凡是相互间不存在 数据相关的指令都可以并行执行，充分利用了 指令级的并行性。
需求驱动方式
一个操作仅在需要用到其输出结果时才开始 启动。如果这时该操作由于操作数未到而不 能得到输出结果，则该操作再去启动能得到 它的各个输入数的操作，这样就把需求链一 直延伸下去，直至遇到常数或外部输入的数 据已经到达为止。然后再反方向地去执行。 由于该驱动方式只对需要用到其结果的操作 求值，也即只执行最低限度的求值，免除了 许多多余的计算，从总体而言，它的执行计 算量很小。归约机是基于该驱动方式。
数据流程序图
数据流计算机的程序是用数据流语言编写的， 其机器语言也就是数据流程序图。数据流语言 主要目标是开发程序内隐含的并行性，便于程 序设计，自然表达程序中的并行性，以及运行 的高效率。 数据流语言是函数语言。在执行前需要翻译成 数据流图（机器语言级程序）。它执行的是所 谓点火原则：即一个操作可以点火前提是：它 的所有输入值全部到达，操作开始进行，将输 入值吃掉，产生输出数据。数据流是有向图， 节点对应操作符，弧是数据令牌迁移的指针。