第一章 计算机系统的基本概念.pptVIP

按照指令流和数据流的不同组织方式，把计算机系统分为以下四类： CU:控制部件 PU:处理部件 MM:存储器模块 IS: 指令流 DS:数据流 单指令流单数据流SISD (Single Instruction Stream Single Data Stream) 单指令流多数据流SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream) 多指令流单数据流MISD(Multiple Instruction Stream Single Data Stream) 多指令流多数据流MIMD(Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream) 冯氏分类法 字串位串WSBS(Word Serial and Bit Serial)，每次只处理一个字中的一位。这是第一代计算机发展初期的纯串行计算机。例如：EDVAC（1，1）。 字并位串WPBS(Word Parallel and Bit Serial)，每次处理一个字中的n位。这是传统并行单处理机。例如：Pentium(32,1)。 字串位并WSBP(Word Serial and Bit Parallel)，一次处理m个字中的一位。STARAN、MPP、DAP属于这种结构。例如：MPP(1，16384），STARAN(1，256)。 字并位并WSBP(Word Parallel and Bit Parallel)，一次处理m个字，且每个字为n位。例如：IILIAC IV(64，64)，ASC(64，32)。 本章小结 六级层次结构 本章小结 2.结构、组成、实现 1)概念 2)关系? 3.系统设计 1)三条基本原则 2)三种设计思路 a)方法: b)优缺点： 本章小结 4.并行性 1)概念 2)并行性等级分类 3)三种开发途径 a)时间重叠 b)资源重复 c)资源共享 4)并行性处理机的结构 a)流水线计算机 b)阵列处理机 c)多处理机 d)数据流机 5)耦合度 a)最低耦合 b)松散耦合 c)紧密耦合 本章小结 计算机系统分类 弗林法 单指令流单数据流SISD 单指令流多数据流SIMD 多指令流单数据流MISD 多指令流多数据流MDMD 本章小结 冯泽云法 字串位串 字串位并 字并位串 字并位并 1.4.1 软件的可移植性 原因：软件相对于硬件的成本越来越贵，已积累了大量成熟的系统软件和应用软件。 兼容种类 向后兼容：在某一时间生产的机器上运行的软件能够直接运行于更晚生产的机器上（c语言、windows） 向前兼容 向上兼容：低档机器上的软件能够直接运行于高档机器上 向下兼容 向后兼容必须做到，向上兼容尽量做到 系统结构不能随意改动（千年虫），所以设计时要充分考虑软件兼容性的问题 提高兼容性的方法 方法一：统一高级语言 实现方法：采用同一种不依赖于任何具体机器的高级语言编写系统软件和应用软件 困难：至今还没有这样一种语言，短期那很难实现。C、Java、Ada 一个Ada语言编写的你好世界Hello world program程序： withAda.Text_IO; procedureHello isbegin Ada.Text_IO.Put_Line(Hello, world!); end Hello; 系列机方法 系列机定义： 具有相同的系统结构，但组成和实现技术不同的一系列计算机系统 实现方法： 在系统结构基本不变的基础上，根据不同的性能和不同的器件，研制出多种性能和价格不同的计算机系统。 一种系统结构可以有多种组成，一种组成也可以有多种物理实现 如Inter系列机：80186，80286，80386…Pentium4 相同的指令系统，采用顺序执行、重叠、流水和并行处理方式 相同的字长。8、16、32、64 如PC系列机： 不同的主频：4.7MHz、 500MHz 、1GHz、 3GHz、。。。 不同的扩展：Pentium、Pentium Pro、Pentium MMX、Pentium SSE、PentiumSSE2 不同的Cache：Pentium、celeron、Xeon 不同的字长：8位、16位、32位、64位 采用系列机的优点： 系列机之间软件兼容，可移植性好 插件、接口相互兼容 便于实现机间通讯 便于维修培训 有利于提高产量、降低成本 缺点 限制了计算机系统结构的发展 如PC系列机，系统结构非常落后，但使用最普及 方法三：模拟和仿真 定义