计算机体系结构最全ppt课件完整版教学教程(最新)

微处理器价格 0.01～100美元
50～500
200～10000 200～10000
设计关键
性能专用、
性能通用、 设吞吐量、可 性能专用、
价格、实时性、 性价比、
靠性、可扩性、 吞吐量、
可靠性
图形等多媒体 可测性计关键 浮点计算
第一节 计算机体系结构的基本概念
二、广义计算机语言与虚拟计算机 1. 什么是计算机系统
第一节 计算机体系结构的基本概念
3. 虚拟计算机 计算机系统只对某一层次的观察者而存在，通过该层
次的广义语言来体现它的功能，并为广义语言提供翻译手 段，作用于信息处理和控制对象上，并从对象上获得必要 的状态信息，这就是虚拟计算机。简言之，由软件实现的 机器即为虚拟计算机。
广义语言 编译或解释器
硬 件 电 状态信息 路
第一节 计算机体系结构的基本概念
四、计算机组成与实现 1. 计算机组成 什么是计算机组成。 计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现，包括机器内部的
数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 计算机逻辑设计的目的及其内容。 计算机逻辑设计是按所希望达到的性能价格比，最佳、最合
理地把各种设备和部件组成计算机，以实现所确定的计算机体系 结构。计算机组成的设计内容对传统机器程序员一般是透明的。
广义模式。
第一节 计算机体系结构的基本概念
2. 广义的计算机语言 计算机系统的根本功能在于信息处理，任何一个信息处理过
程都是对某一层面而言。因此，把描述控制流程的、有一定规则 的字符集合称之为计算机语言。而控制流程实现有三种方法：
全硬件的方法。 硬件和软件相结合的方法。 全软件的方法。
可见，计算机语言并不专属软件范畴，而是分属于计算机系 统的各个层面，且有不同的作用，这就是计算机语言的广义性。
第一节 计算机体系结构的基本概念
主要特征
嵌入式计算机
桌面计算机
服务器 超级计算机
应用范围 智能仪器、测控装置 面向个人 大规模信息处理 科学计算
对应关系 微型机应用微型化 小型机、微型机 大型机、中型机 巨型机
微处理器数目 1～2个
1～4个
几个～几十个 几十个以上
系统价格
差异很大
500～5000美元 5000～500万 1千万～1亿
第一节 计算机体系结构的基本概念
逻辑设计的内容主要包括： 数据通路宽度。 操作对功能部件的共享程度。 专用功能部件的设置。 功能部件的并行性。 缓冲和排队技术的。 控制部件组成方式。 可靠性技术。 性能优化技术。
第一节 计算机体系结构的基本概念Βιβλιοθήκη Baidu
2．计算机实现 计算机实现是指计算机组成的物理实现。主要内容有： （1）处理机、主存储器等部件的物理结构。 （2）器件的物理性能，如电参数、传输速度、动态范围、
第一节 计算机体系结构的基本概念
2. 计算机体系结构范畴
计算机体系结构作为一门学科，主要是研究软件与硬件功能分 配和对软件、硬件界面的确定，即哪些功能由软件完成，哪些功 能由硬件完成，以及如何最佳最合理地实现分配给硬件的功能。 它所包括的内容一般有：
①数据表示 ②寻址方式 ③寄存器组织 ④指令系统 ⑤存储系统 ⑥中断机构 ⑦机器工作状态（如管态、目态等）的定义和切换 ⑧机器级的I/O结构 ⑨信息保护
第一节 计算机体系结构的基本概念
四、计算机体系结构的特性 1.计算机体系结构的层次性 计算机系统是硬件和软件的统一体，直接反映结构上的
是推动计算机发展的基本因素。
2.体系结构是现代计算机系统分类的基本依据 计算机的分类方法很多，普遍认可的是按性能与价格 划分，由此可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微 型机五大类。但该分类方法已不能正确地反映当前计算机 的性能、应用和发展趋势等方面的现状。
第一节 计算机体系结构的基本概念
主要原因有： 一是相互之间的界限越来越模糊； 二是某一类机器的归属是动态变化的； 三是现代计算机的硬件处理核心基本相同； 四是该分类法没有真正体现计算机的本质特征。
第一节 计算机体系结构的基本概念 第二节 计算机体系结构的演变 第三节 影响计算机体系结构因素 第四节 计算机体系结构中的并行性及其发展 第五节 计算机体系结构设计的基础 第六节 计算机系统的评价
第一节 计算机体系结构的基本概念
一、提高计算机硬件性能的因素 1.器件换代是计算机换代的基本标志 以器件的发展为标志，计算机系统经历了四代。 器件技术为计算机的发展提供了必不可少的物质基础，
第一节 计算机体系结构的基本概念
三、计算机体系结构及其范畴 1.什么是计算机体系结构 计算机体系结构是G.M.Amdahl等人在1964年提出的。他
们提出计算机体系结构是程序员看到的计算机属性，然而不同 级程序员所看到的计算机属性显然不同。 Amdahl等人提出的 程序员是指机器语言程序员，计算机属性是硬件的概念结构及 其功能特性，是计算机硬件的外特性。因此完整的计算机体系 结构的定义是： 机器语言程序员所必须了解的机器概念性结构和功能特性。
集成度等。 （3）器件、模块、插件和底板等的划分与连接。 （4）专用器件的设计、微组装技术。 （5）信号传输、制作、电源、冷却和装配等技术以及有
关的制造技术和工艺等。
第一节 计算机体系结构的基本概念
3．计算机体系结构、组成与实现间的关系 计算机体系结构、计算机组成和实现是三个不同的概念。 计算机体系结构、计算机组成和实现相互影响。 计算机体系结构、组成和实现的界限模糊。
控制信息
虚拟计算机的组成
观察者
第一节 计算机体系结构的基本概念
4. 透明性 虚拟计算机仅对这一层次的观察者而存在的。从某一
层次的观察者来看，只是通过该层次的语言来了解和使用 机器，不必关心其内层的那些机器是如何工作和如何实现 各自功能的。这一概念称为透明性，即所谓透明性是指在 计算机技术中，一种本来存在的事物或原性，但从某种角 度看似乎不存在。它是基于虚拟计算机的观点而形成的一 个概念。
一是指狭义的计算机系统。认为计算机系统是由运算器、控 制器、存储器、输入设备、输出设备五个部件组成。
I/O—CPU—M/S模式。 二是指本义的计算机系统。认为计算机系统是由硬件和软件 两部分组成。
S—H模式。 三是指广义的计算机系统。认为计算机系统是由人员、数 据、设备、程序、规程等五部分组成，只有把它们有机地结合在 一起才能完成各种任务。