文档介绍：计算机体系结构2020/2/41余文 北京邮电大学 计算机科学与技术学院Email:******@,冯·诺曼年提出了现代计算机模型,以运算器为中心,存储程序和指令驱动为基础。2020/2/:程序由指令\数据组成,存放在存储器中。指令驱动:机器启动后,按程序逻辑顺序,把指令从存储器中逐条读出并执行,自动完成程序所描述的处理工作。冯·诺依曼计算机的特征2020/2/、顺序(线性)编址、一维结构。:一级存储空间,地址唯一定义。。:程序分支由转移指令实现。(中心):2020/2/45一些程序以固件形成出现在控制器内部存储程序、运算器和控制器集成为CPU数据交换方式发生改变,存储器为系统中心。提供通信的系统互联成为重要部分现代计算机系统包括:存储器:出现数据存储和指令存储,哈佛结构CPU:运算器和控制器。I/O:计算机及其外部环境之间传输数据。系统互联(网络):提供通信机制。系统结构的发展1)系统结构从基于串行算法改变为并行算法,出现了向量、并行计算机、多处理机等。2)高级语言与机器语言的语义距离缩小,出现了面向高级语言机器和直接执行高级语言机器。3)硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应,出现了面向操作系统机器和数据库计算机等。4)计算机系统从CPU为中心转变为以存储为中心,突破了指令驱动型模式,出现了数据驱动型和需求驱动型----数据流机器和归约机。2020/2/46现代计算机体系结构的主要变化:系统结构的发展5出现各种专用计算机,如快速傅立叶变换机器、过程控制机等。6)为了获得高可靠性,研制、出现了容错计算机。7)计算机系统功能分散化、专业化,出现了各种功能分布计算(包含外围处理机、通信处理机等)。8)出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的并行计算机系统结构。9)出现了处理非数值化信息的人工智能计算机。处理方法依靠有关的知识进行逻辑推理,利用经验性知识对不完全确定的事实进行非精确推理。2020/2/47影响体系结构的发展重要因素软件应用器件(技术)价格2020/2/48计算机体系的发展和应用的扩大,积累了大量系统软件和应用软件。软/硬件比值不断增长。。软件的可兼容性(可移植性)问题通常用系列机、模拟和仿真及高级语言法:1 系列机方法系列机指同一厂家生产的有相同的体系结构,但不同组成和实现的不同型号的机器。系列机间通常要实现软件兼容。、向下兼容、向前兼容和向后兼容。向上(下)兼容:指按某档机器编写的程序,不修改即运行于比它高(低)档的机器。向前(后)兼容:按某个时期投入市场的某种型号机器编写的程序,不修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器。从实际来讲,一般要保证向后兼容。兼容机不同厂家生产的有相同体系结构的但不同组织和实现的计算机称为兼容机。设计思想与系列机一致。不同体系结构机器间实现软件移植,用模拟或仿真法。2020/2/410