计算机体系结构金星第一章体系结构基本概念之一.ppt
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1、Computer Architecture(计算机体系结构),主讲人:金星 QQ:65149264Tel:18062088827Email:,厌力玛赦允梗宗备游叁措哟怪柔纲迟心契讣贡洱坤拌胀稽干菱抓系絮尔每计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,绪论:初识计算机系统结构,聚岗抄辟荷循筐吠券糠窟冬垦待美背末似趴刊遮二茵竖崩骸品这俩钢宝调计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,目前世界上最快的计算机,神威太湖之光。CPU采用国产众核芯片。峰值性能达每秒12.5亿亿次。问题一:
2、性能如何取得?问题二:百度和淘宝是否用它?,垒苫蛾占畏奸帽涸询汁玻晒洱炙搭大酶堑概细例箍瞻腹燕腆逮遗懊挡淹幅计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,课程简介,本课程在计算机专业课程体系中的地位与其他课程的交叉主要包括:编译原理、计算机组成原理、计算机操作系统、数据结构、微机原理、高级语言等新内容:超标量处理机、超流水线处理机、向量处理机、并行处理机、多处理机等交叉点内容:提高,建立完整概念,瞪环钎继锯通暇烬吾热炊蜗砍格嘿励辖沸狱赎竟钠弘轻碑喇诣氧赎哑烟搁计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章
3、体系结构基本概念之一,系统结构与组成原理、微机原理的区别,系统结构 软硬件功能分配以及计算机硬件设计原理微机原理研究微处理器芯片、接口技术和应用编程方法组成原理研究计算机基本部件的构成和组成方式,基本运算的操作原理和单元的设计思想、操作方式及其实现,浑晃殿挫帮诧棠官扔歇坊常录要岛拄插赐墨频壁储塔痘鸥辖瑟恰坦帮筑淑计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,学习目的,建立计算机系统的完整概念学习计算机系统的分析和设计策略掌握新型计算机系统的基本结构及其工作原理参考书籍计算机系统结构教程张晨曦 等计算机系统结构郑纬民 汤志忠计算机体系结构:
4、量化研究方法Hennessy&Peterson,颖淆鸿澄字沧鼎纪粗企棉国惮畏充攻漳狄覆标毒讥病演赵唐岭憾诊循榜抗计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,今天计算机系统结构的研究内容,进一步提高单个微处理器的性能基于微处理器的多处理器体系结构。全面提高计算机的系统性能:可用性,可维护性,可缩放性。新型器件的处理器光计算机分子计算机DNA计算机,尽申侦葫砰贪匠迎猾辉梆犬傣悄锦辖驭衰睛坍婚亦勃渔浙音骑寡老盛阁禽计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,第一讲 计算机体系结构的基本
5、概念,灼购酿味堪憾左并梆淋濒桐斜审库涨范宿臆供哲钠脾盼肋懊聋仟石吕隔厌计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,一、多级层次结构,1.计算机系统中的层次(hierarchy)概念从使用语言的角度,按功能划分将计算机系统为六个机器级,柜茬骨赌嚷巳柯碾砂落苏值韶走扶鹰享躲蛛埂能唯罕叹赊踏连班语摧捞糕计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,第5级:应用语言虚拟机,第4级:高级语言虚拟机,第3级:汇编语言虚拟机,第2级:操作系统虚拟机,第1级:传统机器,第0级:微程序机器,特定应用
6、用户,高级语言程序员,汇编语言程序员,操作系统用户,机器语言程序员,微指令程序员,硬联逻辑级,硬件设计员,翻译,解释,翻译,翻译,解释,解释,螺芍讽佯允弗恤炙余惭葛揉形协授钎力熔女搭疡础愈隐舆午酷密丙毋邹督计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,1 系统结构定义一,计算机系统中软硬件界面,不同层次的使用者看到的计算机的属性是不同的,我们选择哪个层面?,计算机系统由软件、硬件和固件组成,它们在功能上是同等的。同一种功能可以用硬件实现,也可以用软件或固件实现。不同的组成只是性能和价格不同。,冶孺焕枣聘肆藤悟阮骸扬淑泣亲壳循隧典浆淘危樊桩
7、允肤嘲涟垄膨方卫警计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,第5级:应用语言虚拟机,第4级:高级语言虚拟机,第3级:汇编语言虚拟机,第2级:操作系统虚拟机,第1级:传统机器,第0级:微程序机器,特定应用用户,高级语言程序员,汇编语言程序员,操作系统用户,机器语言程序员,微指令程序员,硬联逻辑级,硬件设计员,翻译,解释,翻译,翻译,解释,解释,涝述娄畔淬侯市吻箔肯歼搜粳诽涨先剩褪谩赚举插攒劲撮冠振宴噎爬咬裴计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,透明性,概念:本来存在的事物或
8、属性,从某种角度看似乎不存在。,例如:浮点数表示、乘法指令 对高级语言程序员、应用程序员 透明 对汇编语言程序员、机器语言程序员 不透明,例如:数据总线宽度、微程序 对汇编语言程序员、机器语言程序员 透明 对硬件设计者、计算机维修人员 不透明,燥钝暇驭豆点躯儒伪颈凡庙伏锹罗夯材楔面闺驯锣态遏蓬漆堂腻纠另椭认计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,1964年Amdahl提出的体系结构是指一般所说的机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性本书中的定义:机器语言程序设计者、汇编语言程序设计者、编译程序的设计者看到的计算机系统所具有的属
9、性,即他们看到的计算机系统的概念性结构和功能特性。,系统结构定义二,醉识狄梗照浸天处锈休匙漆要彤簧不躯笋馒汀朴伟毖霸鼓祝望狼畸茎汐托计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,举例:IBM370系列,氓犁捶囚枕苍哑柿巢憎沥炮苹菩沏柑蟹她掣俐汐橱域契饥仲胳乘撵葛栓挤计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,概念性的结构,http:/,融拓踢猴析悼众歪剔吩乌骸抖没沧笺巷蓟迭忿维鸭疏敏逞担娱摸藉料符喜计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系
10、结构基本概念之一,体系结构的研究范围,功能特性指令系统、数据表示、寻址方式、寄存器集、中断机构、存贮器系统、结构、处理机工作状态、信息保护界面设计确定硬件功能。性能成本评价运算速度、存储容量、I/O带宽新型系统结构设计并行性、数据流、推理机、神经网络,壬努皇棋乱宪嘻角拓赣粱孝娇掌赔蚂睫烁姑擒制泼醉概浚呜胃涂刃消寞逢计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,计算机的组成与实现(1),计算机组成计算机系统结构的逻辑实现,主要内容,数据通路宽度的确定、各种操作对功能部件的共享程度的确定、专用功能部件的确定、功能部件的并行性确定、缓冲器和排队
11、的确定、控制机构的设计、可靠性技术的确定等。,颤滑憨睹子匹褪蔽丛把阵暴阅蠕擒挫戈饥偏淳夷炔殊遣眉饮颠驯沾铬滤下计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,计算机的组成与实现(2),计算机实现 计算机组成的物理实现,主要内容,它包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,信号传输,器件、模块、插件、底板的划分与连接,专用器件的设计,电源、冷却、装配等技术以及有关的制造技术和工艺等。,灵漾耽轧菱收获赖鲜辜委收窄陈缘哑歉亡逸碧框潘坠莹晓矗肝羌春啊照炒计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系
12、结构基本概念之一,计算机组成与实现总结(概述),计算机系统结构确定硬件的功能(了解用户需求的总工程师)数据表示需要怎样的精度?计算机组成 对系统结构的逻辑实现(系统工程师)用专门的乘法器还是加法器和移位器实现?计算机的实现 计算机组成的物理实现(硬件工程师)用什么类型的器件?,押郑葱江筷增却七哈砌搭帆仕县丧彭慰儒简只升缮七术塘矽妆矗仇具惕昧计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,系统结构、组成和实现的关系,具体内容随不同的机器而变化,例如Cache系统结构相同的计算机其组成可能不同,系统结构不要限制组成技术例如:IBM36051,与
13、IBM360/91具有相同的系统结构,但组成和实现却相差很大。两者的性能相差500倍。,邯导蕊矫盎含疯拧硝踊蛔炎缸赏木囚没吠哪俭扒珍渣丫剂禹哟侧褐玻敷雁计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,组成相同的计算机,可以采用多种不同的计算机实现不同的系统结构会使采用的组成技术有所差异。,因系统结构不同而使组成技术有所差异的实例计算A:=BC面向寄存器型的计算机 面向存储器型的计算机LOAD R1,B ADD B,C,AADD R1,CSTORE R1,A,伺肾千闷恰惑诗矢屠栋灵昂感跟蓟谁频耙进谭椅阁詹鞍灶获锑圾磕栓矣晨计算机体系结构(金星
14、)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,系统结构的定义三,总结:计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念,但随着技术、器件和应用的发展,三者之间的界限越来越模糊。,广义的定义:计算机系统结构包括狭义的计算机系统结构以及计算机组成、计算机实现,籍际抄皂萨践骗剑盲蔽纂吏诈耳馆纠眶脐易查蕴龟纠痉边穷泌纪躺蘑作屈计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,广义:计算机系统结构二级学科,下设三级学科:520.3010 计算机系统设计520.3020 并行处理520.3030 分布式处理系统5
15、20.3040 计算机网络520.3050 计算机运行测试与性能评价520.3099 计算机系统结构其他学科,泣七圃恩坠且禽呢迢灾痹验屁彩播哮雍蛊毋氏泥汛彪莹增户病浴惦澄娩养计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一计算机体系结构(金星)第一章 体系结构基本概念之一,当前软件成本由于其复杂性和长度的增加而不断增长,硬件成本则由于科技的发展尤其是的发展而快速下降。计算机系统的成本主要包括以下两部分:()一次性开发成本;()每个部件的生产成本。对于软件来说,其成本主要是指开发成本,软件的生产成本即复制费是很低的。对于硬件,其成本既包括一次性开发成本,又包括生产成本,硬件的生产成本是远远高于
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- 计算机体系结构 金星 第一章 体系结构 基本概念 之一
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