1.1計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　計算機的發(fā)展歷史：

　　1946年，世界上第一臺電子計算機ENIAC出現(xiàn)，之后經(jīng)歷了5個發(fā)展階段：

　　馮式結(jié)構(gòu)計算機的組成部分：存儲器、運算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。

　　強化的概念：

　　計算機的工作過程：一般是由用戶使用各種編程語言把所需要完成的任務(wù)以程序的形式提交給計算機，然后翻譯成計算機能直接執(zhí)行的機器語言程序，在計算機上運行。

　　計算機系統(tǒng)可以由下面的模型表示：

　　算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(computer architecture)：指機器語言級機器(物理機器)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它主要研究軟件、硬件功能分配，確定軟件、硬件界面(機器級界面)，即從機器語言程序員或編譯程序設(shè)計者的角度所看到的機器物理系統(tǒng)的抽象。

　　計算機組成(computer organization)：是指計算機系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn)，包括機器內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等，其目標是合理的把各種部件、設(shè)備組成計算機，以實現(xiàn)特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時滿足所希望達到的性能價格比。

　　計算機實現(xiàn)(computer implementation)是指計算機組成的物理實現(xiàn)。

　　這幾個概念之間的關(guān)系可以用下面的圖加以說明：

　　計算機系統(tǒng)的分類：Flynn分類、馮氏分類、Handler分類和Kuck分類;

　　Flynn分類：根據(jù)不同指令流—數(shù)據(jù)流組織方式把計算機系統(tǒng)分成4類。(重點理解)

　　指令流：機器指令的執(zhí)行序列;

　　數(shù)據(jù)流：由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列，包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果;

　　多倍性：在系統(tǒng)性能的瓶頸部件上同時處于同樣執(zhí)行階段的指令和數(shù)據(jù)的最大可能個數(shù);

　　I. 單指令流單數(shù)據(jù)流SISD——如單處理機

　　II. 單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD——如相聯(lián)處理機

　　III. 多指令流單數(shù)據(jù)流MISD——如流水線計算機

　　IV. 多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD——如多處理機

　　馮氏分類：以最大并行度Pm把計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為4類，其中字寬W表示在一個字中同時處理的二進制位數(shù)，位寬B表示在一個位片中能同時處理的字數(shù)。

　　I. 字串位串WSBS(serial)(parallel)

　　II. 字并位串WPBS

　　III. 字串位并WSBP

　　IV. 字并位并WPBP

　　Handler分類：根據(jù)并行度和流水線處理的程度將計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分成3個層次

　　I. 程序控制部件PCU的個數(shù)K

　　II. 算術(shù)邏輯部件ALU或處理部件PE的個數(shù)D

　　III. 每個算術(shù)邏輯部件包含基本邏輯線路ELC的套數(shù)W

　　Kuck分類：與Flynn分類法類似，根據(jù)指令流、執(zhí)行流和多倍性來分類。

　　I. 單指令流單執(zhí)行流SISE——典型的單處理機

　　II. 單指令流多執(zhí)行流SIME——帶多操作部件的處理機

　　III. 多指令流單執(zhí)行流MISE——帶指令級多道程序的單處理機

　　IV. 多指令流多執(zhí)行流MIME——多處理機

　　計算機不同級別程序員所見的計算機部分，透明性的概念：

　　透明性：一種實際存在的事物或?qū)傩�，從某個角度看似乎不存在的現(xiàn)象。

　　低層機器級的概念結(jié)構(gòu)和功能特性對于高級語言的程序員來說是透明的。

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