CHAP1-计算机体系结构的基本概念

《CHAP1-计算机体系结构的基本概念》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.1引言1.2计算机体系结构的概念1.3计算机体系结构的发展1.4影响计算机体系结构的成本和价格因素1.5定量分析技术基础1.6计算机体系结构中并行性的发展第一章计算机体系结构的基本概念1.1引言1.计算机性能的高速增长受益于：2.体系结构的重要性3.基于微处理器的系统电路技术的发展体系结构技术的发展第一章计算机体系结构的基本概念1.2.1计算机系统中的层次概念1.计算机系统＝软件＋硬件/固件2.计算机语言由低级向高级发展高一级语言的语句相对于低级语言功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。3.从计算机语言的角度，把计

2、算机系统按功能划分成多级层次结构。1.2计算机体系结构的概念第一章计算机体系结构的基本概念软件硬件或固件(1)虚拟机：由软件实现的机器。(2)语言实现的两种基本技术◆翻译：先把N+1级程序全部变换成N级程序后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。◆解释：每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级的指令，依此重复进行。解释执行比翻译花的时间多，但存储空间占用较少。1.2计算机体系结构的概念1.2.2计算机体系结构1.计算机体系结构的定义：程序员所看到的计

3、算机的属性，即概念性结构与功能特性。2.按照计算机系统的多级层次结构，不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。3.透明性在计算机技术中，对这种本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好象不存在。1.2计算机体系结构的概念4.Amdahl提出的体系结构：传统机器级的体系结构。即一般所说的机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。5.对于通用寄存器型机器，这些属性主要是指：(1)数据表示（硬件能直接辩认和处理的数据类型）(2)寻址规则（包括最小寻址单元、寻址方式及其表示）(3)寄存器定义（包括各种寄存器的定义、数量和

4、使用方式）1.2计算机体系结构的概念(4)指令集（包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等）(5)中断系统（中断的类型和中断响应硬件的功能等）(6)机器工作状态的定义和切换（如管态和目态等）(7)存储系统（主存容量、程序员可用的最大存储容量等）1.2计算机体系结构的概念(8)信息保护（包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持）(9)I/O结构（包括I/O连接方式、处理机/存储器与I/O设备间数据传送的方式和格式以及I/O操作的状态等）经典计算机体系结构概念的实质：计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件

5、的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。1.2计算机体系结构的概念1.2.3计算机组成和计算机实现技术1.计算机组成：计算机体系结构的逻辑实现。2.计算机实现：计算机组成的物理实现。一种体系结构可以有多种组成。一种组成可以有多种物理实现。3.系列机(1)系列机在一个厂家内生产的具有相同的体系结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。1.2计算机体系结构的概念(2)IBMPC系列机（处理器、处理器字宽、主要I/O总线、存储空间、主要操作系统和计算机结构）如：IBM370系列有370/115、125、135、145、

6、158、168等一系列从低速到高速的各种型号。1.2计算机体系结构的概念1.2计算机体系结构的概念1.2计算机体系结构的概念1.2计算机体系结构的概念1.2计算机体系结构的概念1.2计算机体系结构的概念计算机PC和PCXTPCAT80386PC80486PCPentiumPCPentiumIIPCPentiumIIIPCPentium4PC时间19811982198519891993199719992000处理器8088802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4字宽16位

7、16位32位32位32位32位32位32位主要I/O总线PC总线AT（ISA）ISA/EISAISA+VLISA+PCIISA+PCI+AGPPCI+AGP+USBPCI-X+AGP+USB存储空间20位24位32位32位32位32位32位32位主要操作系统DOSDOS、XENIXDOS、Windows3.0DOS、Windows3.1DOS、Windows3.1Windows95Windows98、2000WindowsMe、XP表1.1PC系列机典型特性比较1.2计算机体系结构的概念4.软件兼容:同一个软件可以不加修改地运

8、行于体系结构相同的各档机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于有不同的运行时间。1.2计算机体系结构的概念◆向上(下)兼容：按某档机器编制的程序，不加修改的就能运行于比它高(低)档的机器。◆向前(后)兼容：按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改地就能运行于在它