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1、目录1.概述21.1计算机系统结构的发展21.3计算机系统的层次结构32.计算机指令集结构42.1指令结构的分类42.2指令集结构的功能设计53.流水线技术53.1流水线的基本概念53.2流水线的相关与冲突73.3向量处理机84.指令并行94.1指令的静态调度与动态调度94.2动态分支预测技术95.存储器的层次结构105.1存储器的结构105.2Cache的基本知识115.3主存与虚拟存储器126.输入/输出系统126.1总线126.2通道处理机137.计算机系统结构的发展趋势147.1高性能计算机体系结构147.2高性能
2、计算的发展方向14参考文献16高级计算机系统结构综述摘要：计算机体系结构是一门连接硬件与软件的学科，在不断的深入研究过程中，一直在追求计算机的功能、性能、功率以及花费的高度协调，以期达到各方面的最佳状态，在花费、能量、可用性的抑制下，实现计算机的多功能、高性能、低功率、少花费的新时代。本篇综述主要讲述计算机指令集结构设计，流水线技术，指令级并行，存储器层次结构，输入/输出系统以及计算机系统结构的发展趋势。关键字：高级计算机系统结构，流水线技术，指令级并行，存储器层次结构,输入/输出系统Overviewofadvancedc
3、omputerarchitectureAbstract:Thecomputerarchitectureisasubjectwhichconnectshardwareandsoftware.Intheprocessofcontinuousin-depthstudy,ithasbeenpursuingthefunction,performance,powerandcostofthecomputer,inordertoachievethebeststateineveryaspect,andrealizetheneweraofmu
4、lti-function,highperformance,lowpowerandlowcost.Thispapermainlyfocusesonthecomputerinstructionsetarchitecture,pipelinetechnology,instructionlevelparallelism,memoryhierarchy,input/outputsystemandthedevelopmenttrendofcomputerarchitecture.Keywords:advancedcomputerarc
5、hitecture,pipelinetechnology,instructionlevelparallelism,memoryhierarchy,input/outputsystem.1.概述1.1计算机系统结构的发展世界上第一台电子数字计算机是1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的，这是科学史上一次划时代的创新，它奠定了电子计算机的发展基础。提高计算机速度始终是发展计算机性能的一个突出问题，器件的发展对推动计算机的发展起了重大作用。然而机器速度提高的速率越来越慢，这一事实促使人们对计算机系统结构做更多的研究工作更多潜力。V
6、LSI技术的发展，带来了集成度高、体积小、功耗低、可靠性高、价格便宜的器件，使得计算机系统可以通过采用更加复杂的系统结构来创造出性能更高、工作可靠、价格合理的高性能计算机。20世纪60年代初期，随着晶体管和磁芯存储器的出现，处理单元和存储器实现小型化，并行计算机开始出现。到了20世纪60年代末期，单一处理器中可以集成多个功能单元，产生了流水线技术。在70年代初，与向量计算机同时出现了并行处理机，这类计算机同向量计算机的应用领域很多是相同的，但专业性更强。20世纪80年代开始，微处理器技术高速发展。此时，微处理器随着机器的字
7、长从4位、8位、16位一直增加到32位、64位，其性能也随之显著提高。另外，80年代在单处理机中提高指令执行的并行度方面也有新发展。简化指令系统计算机（RISC）简化了指令系统使能充分发挥流水线的作用，超长指令字（VLIW）计算机和超级标量机的目标更提高了一步。从20世纪90年代末开始，以前发展的主要几种体系逐步走向融合，同时随着新技术的出现又为新的架构带来了新的革命。2006年，处理器开始从单核转向多核处理器发展，多核处理器已不再局限于高端服务器，开始向PC机普及，多核处理器使PC机变成并行式计算机。多核技术在高性能计算
8、中也已获得了广泛应用。1.3计算机系统的层次结构计算机是一个十分复杂的硬、软件结合而成的整体。它通常是多层次结构的，每一级各对应一类机器，各有自己的机器语言。在这里，“机器”的定义是能存储、执行程序的算法和数据结构的集合体。各级机器的算法和数据结构的实现方法不同：M0由硬件实现，M1由微程序(固件)实现
