计算机系统结构串讲讲解VIP免费

第1章系统结构的基本概念1.1计算机系统的多级层次结构1.从使用语言的角度，高到低分别为:应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级。2.各机器级的实现方法：翻译（变换成低一级等效程序）或解释（仿真高级机器级语句或指令）3.多层次结构的观点得出，软件的功能可以由硬件实现，硬件的功能也可用软件模拟实现。1.2计算机系统结构、组成与实现1.透明：客观存在的事物或属性从某个角度看不到的。2.计算机系统结构:传统机器级的系统结构；它是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定，提供机器语言、汇编语言程序设计者或编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到和遵循的计算机属性。数据表示、寻址方式、寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、IO结构、保护方式和机构。2.计算机组成：是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。(1)数据通路宽度；(2)专用部件的设置；(3)各种操作对部件的共享程度；(4)功能部件的并行度；(5)控制机构的组成方式；(6)缓冲和排队技术；(7)预估、预判技术；(8)可靠性技术。3.计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度。它着眼于器件技术和微组装技术，器件技术在实现技术中起着主导作用。4.计算机系统结构、组成、实现三者互不相同，但又相互影响。①相同结构(如指令系统相同)的计算机，可以因速度不同而采用不同的组成；相同组成可有多种不同的实现方法。②系统结构不同会使可能采用的组成技术不同。反过来，组成也会影响结构。③组成设计上面决定于结构，下面受限于实现技术，它们是可以与实现折衷权衡的。组成和实现的权衡取决于器件的来源、厂家的技术特长和性价比能否优化。1.3计算机系统设计思路：解题速度、程序存储空间、硬件成本、硬件利用率、计算机系统的灵活性和适应性。2.软、硬件取舍的基本原则：1）在现有硬、器件条件下，系统要有高的性价比，主要从实现费用、速度和其他性能要求来综合考虑。2）尽可能的不要过多或不合理的限制各种组成、实现技术的采用。3）“硬”件便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的进展，“软”件为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持。3.计算机系统的设计思路:"由上往下","由下往上","由中间开始"＠"由上往下"：从考虑如何满足应用要求，定好面对使用者那级机器应有什么基本功能和特性，逐级往下设计，每级都考虑怎样优化上一级实现，这样设计的计算机系统对于设计时面向的应用必然是很好的。缺点①是应用的改变会带来系统效率的急剧下降；②适用于专用机设计，不适用于通用机的设计。＠"由下往上"：不管应用的要求，只根据已有器件和硬件的状况，先设计微程序机器级，先设计出微程序机器级（如果采用微程序控制）及传统机器级，然后再为不同应用配多种操作系统和编译软件，使应用人员可根据所提供的语言种类、数据形式，采用合适的算法来满足相应的应用。这是常用的通用机设计思路。缺点是①造成软硬件脱节，软件设计复杂；＠"由中间开始"：从层次结构中的软硬交界面，目前多数是传统及其级与操作系统机器级之间。既考虑能拿到的硬、器件，又要考虑硬件对操作系统、编译系统的实现提供什么支持，然后由中间点分别往上、往下进行软件和硬件的设计。优点在于：针对上述两种方法的缺陷，软件和硬件并行设计，可缩短系统设计周期，设计过程中可交流协调，是一种交互式的、较好的设计方法。1.4软件的可移植性：指的是软件不修改或只经少量修改就可由一台机器移到另一台机器上运行，同一软件可应用于不同的环境。优点：软件能长期使用，减少了编制软件的工作量，让新系统立即发挥效能。2、实现软件移植的几个基本技术：统一高级语言、采用系列机、模拟和仿真。1）统一高级语言：设计出一种完全通用的高级语言，结构相同以至完全不同的机器之间都能实现高级语言程序的软件移植。问题是:A不同的用途要求语言的语法、语义结构不同。B人们对语言的基本结...