前言-第1章-计算机系统结构的基本概念选编.ppt

*;第一章  计算机系统结构的基本概念 ;主要内容： ·计算机系统看成是按功能划分的 多级层次结构 ·计算机系统结构的定义 ·系统结构、组成、实现三者的含义和关系 ·软硬件功能分配的一般原则 ;·软件、应用、器件和计算机系统的设计对系统结构的影响 ·计算机系统中并行性的发展 ·计算机系统的分类 目的： 对计算机系统结构有基本的了解;*;*;*;*;*;一、多级层次结构的划分 计算机语言的发展： 机器、汇编、高级、应用语言;*;*;翻译(Translation)：先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成低一级机器级上可运行的等效程序，然后再在低一级机器级上去实现的技术。 例：英语翻译;*;*;*;*;解释（Interpretation）： 在低一级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高一级机器上的一条语句或指令的功能，通过对高一级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。 例：口语翻译;对比： 翻译 解释 ------------------------------------------ 多占存储空间 节省存储空间 (中间代码、目标代码) 需要翻译程序 不占运行时间 运行费时;应用语言机器 M5;由软件实现的机器——虚拟机器 由硬件或固件实现的机器——实际机器;*;*;*;一、计算机系统结构 Computer Architecture 建筑学：建筑物的设计或式样，外貌 60年代引入计算机领域;外特征 用一个不恰当的比喻：比如动物的“系统结构”是指什么呢? 它的概念性结构和功能特性，就相当于动物的器官组成及其功能特性，如人有胃，胃可以消化食物。至于胃是什么形状的、由什么组成就不是“系统结构”研究的问题了。系统结构只管到这一层。;;问题：从计算机系统的多级层次结构出发，不同级的程序员所看到的计算机属性不一样的。;传统机器存在的差别是高级程序员不需要看见的，对他是透明的。 透明性（Transparency）：一种本来存在的事物或属性，从某个角度看却好象不存在。 ; 由于从不同层次(级)的程序员看计算机的属性是不同的，这个属性就是计算机系统不同层??的界面。 定义2：“系统结构”就是指的计算机系统中对各级之间界面的定义及其上下的功能分配。;2、系统结构研究的内容 本书——传统机器级的系统结构 软件与硬(固)件的交界面 内容：计算机软硬件功能的分配以及对机器级界面的确定;*;二、计算机组成与实现;2、计算机实现 指计算机组成的物理实现。;例１： · 指令系统的确定(条数、类型、方式) -----系统结构 · 取指、取操作数、运算、送结果等具体操作及其排序方式 -----组成 · 具体电路、器件的设计及装配技术等 -----实现 ;*;*;*;３. 系统结构、组成和实现的关系 三者相互联系又相互影响 ;３. 系统结构、组成和实现的关系 (2)不同系统结构使采用的组成、实现技术差异；  组成、实现(器件技术)的发展也影响系统结构； ;３. 系统结构、组成和实现的关系  (3)组成要考虑系统结构和实现； 决定于结构，受限于实现;３. 系统结构、组成和实现的关系  (4)三者包含的具体内容随不同机器而变化，界限也将越来越模糊；;*;*;*;*;*;*;*;*;*;1、明确用户对计算机系统的功能要求;2、 软硬件取舍原则 ----优化;原则二：考虑设计的软硬件实现复杂度： 完成时间与竞争力 不应对组成和实现技术有过多的限制 原则三：对软件(OS、编译高级语言)提供更好的硬件支持 软件领域 组成、实现技术 计算机系统结构变化不大 用于解题时间不到一半 缩短语义差距 ;二、计算机系统的设计思路; 一、由上往下 1． 特点：从应用开始 逐级往下 2．优点：运行效率高，软硬分配合理 适用于专用机的设计 3．缺点：适应性差，周期长 软硬脱节、分离 4．