第5讲程序与处理器.pptx

清华大学电子工程系电子信息科学与技术导引 程序与处理器;电子信息科学与技术知识体系;大纲;历史：计算与计算机;什么是计算;什么是计算;什么是计算;人类早期的计算工具;Blaise Pascal(1623-1662) ;进位问题：采用了一种小爪子式的棘轮装置，当个位齿轮朝9转动时，棘爪便逐渐升高，一旦齿轮转到0，棘爪就跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档;人类早期的计算工具;由四部分组成：存储部分、计算部分、输入部分、输出部分 存储部分由1000个字组成，每个字为50位十进制数；计算部分从存储部分接收操作数，进行加减乘除运算，并将结果存回到存储器；输入部分从穿孔卡片读取指令；输出部分将计算结果穿孔在卡片上;分析机的设计思想与现代CPU的存储程序原理十分相似，而且程序可以根据条件进行跳转，能在几秒内做出一般的加法，几分钟内做出乘、除法。 不幸??是，分析机的硬件问题一直没有解决，原因是19世纪的技术条件无法制造出分析机所需要的成千上万个高精度的齿轮;作为通用计算机，分析机在运行时需要软件， Ada成为人类历史上的第一名程序员 现代程序设计语言Ada就是为纪念她而命名的;ENIAC;ENIAC;ENIAC;电子计算机怎么计算？;更复杂的计算;如果我们要算另外一道题？;大纲;通用计算机模型;通用计算机模型;现代计算机组成;运算器——算术逻辑单元;存储器;控制器;控制器;输入设备输出设备;冯·诺依曼存储程序原理;冯·诺伊曼机中程序的执行原理;指令集就是用来控制计算机系统的一套命令的集合，指令集是有限集合 指令集是有限集合 指令集中的每条指令都可以用硬件实现 每一种处理器在设计时就规定了一系列与硬件电路相配合的指令系统 指令集的先进与否，也关系到处理器的性能发挥，它也是处理器性能体现的一个重要标志;与其它电路系统不同的是，计算机本质上是指令处理器，指令集体系结构(ISA)是计算机的灵魂，是计算机硬件和软件的接口 ;ISA(Instruction Set Architecture)是计算机硬件与底层软件之间的接口，它是程序员为使一个二进制机器语言程序正确运行所需要了解的属性 ;我们需要哪些指令;我们需要哪些指令;我们需要哪??指令;我们需要哪些指令;指令格式;指令集的例子;指令集体系结构的市场划分;ISA的地位;大纲;什么是程序？;程序的重要性;什么是计算机程序？;程序设计语言;程序设计语言;机器语言;汇编语言;汇编语言;汇编语言;高级语言;高级语言;大纲;处理器;数据通路;控制器;处理器;计算机怎样执行程序;单总线MIPS计算机;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;计算机怎样执行程序;处理器;大纲;更快更强;三总线结构;处理器性能公式;提高性能的常见手段;RISC vs CISC;流水线;流水线带来的性能改进;超流水线;超标量与流水线;指令的相关性;当流水线“流”不起来;转移预测;相关性;存储器拖后腿了;光Cache恐怕还不够吧;穷得就剩管子了……;还有更过分的;CPU的未来;电子信息科学与技术知识体系;与课程的关系;谢谢！;作业