文档介绍：2017/11/12
Computer Architecture
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Computer Architecture ----A Quantitative Approach
计算机体系结构
计算机体系结构
第一章 计算机设计的基础
王奕
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Computer Architecture
概述
介绍
计算机设计者面临的任务
技术趋势
代价,价钱和趋势
测量性能
量化原则的计算机设计
Computer Architecture
介绍
从第一台通用计算机面世以来,计算机技术在过去的55年中得到的迅速的发展
2个原因:
计算机技术的先进性
IC (Integrated Circuit集成电路)
存贮设备(包括RAM和DISK)
Peripheral device(外设)
计算机设计的创新性
简单复杂特别复杂
Computer Architecture
有时快,有时慢
很多技术已经老化了
技术并不是影响性能的唯一因素——
The difference between the highest-performance microprocessors and what would have been obtained by relying solely on technology, including improved circuit design, was about a factor of 15.
Computer Architecture
图 Growth in microprocessor performance since the mid-1980s has been substantially higher than in earlier years as shown by plotting SPECint.
Computer Architecture
计算机设计者面临的任务
历史简介
1960s, large mainframes—machines(大型机)
1970s, puter(小型机)
1980s, puter based on microprocessors(桌面计算机)
1990s, and the World Wide Web(网络)
PDA——personal digital assistants
SET TOP-BOX
…
导致三种不同的计算市场
Computer Architecture
puting(桌面计算)
桌面计算仍占有较大的市场.
桌面市场驱动下,桌面计算向更高的性价比发展.
Servers(服务器)
随着桌面计算的发展,服务器的可以提供大量的可靠文件和计算服务.
对于服务器, 不同的特征是很重要的.
首先, availability(可用性) 是重要的.
其次,服务系统的可扩充性scalability(可扩充性).
最后,服务器还必须具备一定的throughput(吞吐量).
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puters(嵌入式计算机)
在计算机市场呈快速增长趋势.
8-bit 16-bit 32-bit 64-bit
实时性(软件&硬件)
减少存贮模块以减少功耗.
使用面向应用电路的处理器核.
DSP
1. 设计者使用软/硬件相结合的方式,包括用户的硬件和嵌入式处理器核,并将它们集成在一个芯片上,称为singlechip (单片机).
2. 设计者将用户使用的软件运行在嵌入式处理器核上.
3. 设计者使用一个数字信号处理器来运行用户软件. Digital signal processors (DSPs) 为信号处理应用所定制.
Computer Architecture
Designer Tasks(计算机设计者的任务) :
Determine the important attributes of a new machine.(确定机器的属性,即应该提供什么样的功能)
Maximize performance while staying within cost constraints. (在限定的成本内最大化性能)
Instruction set architecture (used to be the only focus). (指令集结构)
anization: .(功能组织)
High level aspects puter design, . memory system, bus arch