《计算机系统结构》-刘超-电子教案-3224.ppt

第一章 计算机系统结构的基本概念 * * 21世纪高等院校计算机科学与技术规划教材计算机系统结构 刘超 主编ISBN 7-5084-3224-X 第一节 计算机系统的层次结构 一、为什么就有层次结构性----软件与硬件组成、软件与硬件在逻辑功能实现上是等效的 二、虚拟计算机 计算机只对某一层次的观察者存在，通过该层次的广义语言来体现它的功能，并为广义语言提供翻译手段，作用于信息处理和控制对象上，并从对象上获得必要的状态信息，这就是虚拟计算机。简言之，由软件实现的机器即为虚拟计算机。 三、层次结构的划分 硬联逻辑、微程序控制、机器语言机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器、应用程序机器 四、透明性 是指在计算机技术中，一种本来存在的事物或特性，但从某种角度看似乎不存在。 第二节 计算机系统结构、组成与实现 一、三者的区别 二、计算机系统结构的定义与研究的问题 第三节 软硬件取舍与计算机系统设计思想 一、软硬件实现逻辑功能的特点 二、计算机系统设计的思想 三、计算机系统设计的方法 第四节 软件的可移植性 一、软件移植的概念与方法 二、计算机系统结构的特性----系列性（系统结构相同）、模拟与仿真性、层次结构性、等级性 第六节 计算机系统结构中并行性的发展与分类 一、并行性的概念及其分类 并行性是指问题中具有可以同时进行运算或操作的特性。并行性包括同时性和并发性两层含义。 二、并行性开发的技术途径 三、计算机系统结构中并行性的发展----单机系统与多机系统（该课程主要是单机系统） 四、多机系统及其耦合度（低、松散与紧密） 多计算机系统与多处理机系统 是用来反映多机系统中各机器之间物理连接的紧密程度和交互作用能力的强弱的概念。 五、多计算机系统与多处理机系统的区别 体现在操作系统、存储器、信息交换和并行性的级别等四方面。 最主要的是操作系统。 六、多处理机系统的类型 异构型、同构型、分布处理 七、计算机系统结构的分类（根据并行性） 八、改善计算机系统结构的根本是提高其并行处理能力，并行处理技术是计算机系统结构的关键技术 第一节 数据表示 一、数据类型及其分类（属性相同、原子与复合） 二、数据表示与数据结构：硬件、关系 三、引入数据表示的基本原则 四、自定义数据表示：标志符、数据描述符 五、浮点数尾数基值的选择（原则范围大、精度高） 第三节 指令格式的优化选择 一、指令格式的要求：编码短、规整 二、操作码的优化（定长码、Huffman、扩展码，基本思想） 第二章 数据表示与指令格式的优选技术 第四、五节 CISC与RISC 一、CISC指令系统的设计 二、RISC的提出 三、RISC设计的基本原则与基本技术 第三章 总线和I/0系统优选技术 第一节 输入输出系统的基本概念 第二节 总线的设计 一、总线的类型 二、数据宽度 是指两次分配总线期间经过数据总线所传送的数据总量。 第一节 存储系统与并行存储器 一、存储系统的概念及其发展的必要性 是指两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件或软件或硬件与软件相结合的方法有机地连接起来的一个集合，并具有速度高、容量大、价格低的特性。 二、存储系统实现的基础及其层次结构 三、Cache存储系统与虚拟存储系统 四、并行存储器及其类型（相联存储器、对频带的作用） 第四章 存储组织技术 第三节 高速缓冲存储系统 一、Cache存储系统的基本原理 二、地址映象与地址变换(块冲突的问题) 三、替换算法 四、Cache的一致性 Cache 主存储器 块0 块1 … 块i … 块Mb-1 ? ? 块0 块1 … 块Cb-1 ? ? 全相联地址映像方式 主存块号B