计算机体系结构概括总结

 

                 计算机体系结构概括总结

 

一．    计算机体系结构的基本概念

  1.1概念定义：计算机体系结构是程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

 

  1.2计算机系统的层次结构

L1：微程序机器级—>L2: 机器语言—>L3: 操作系统虚拟机—>L4: 汇编语言虚拟机—>L5:高级语言虚拟机—>L6: 应用语言虚拟机。

 

  1.3计算机体系结构与计算机组成，计算机实现的区别：

     计算机系统结构指的是计算机系统地软硬件的界面，即机器语言程序员看到的传统机器级所具有的属性。

     计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成和逻辑设计。

     计算机实现指的是计算机组成的物理实现，包括处理机，内存等部件的物理结构，器件的集成度和速度等。着眼于器件技术和微组装技术。

 

 

  1.4计算机系统结构的分类：

     a. 冯氏分类法：用系统地最大并行度对计算机进行分类。

     b.  Flynn分类法：按照指令流和数据流的多倍性进行分类。

         （1）.单指令流单数据流（SISD）

          （2）.单指令流多数据流（SIMD）

（3）多指令流单数据流（MISD）

（4）多指令流多数据流（MIMD）

 

 

  1.5 计算机系统设计的定量原理

       a. 以经常性事件为重点。

       b. Amdahl定律（加快某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比）

           （1）系统加速比=（系统性能改进后）/（系统性能改进前）

             。。。。。。

二.计算机指令结构

2.1 分类再说：

  （1）堆栈结构

   （2）累加器结构

   （3）通用寄存器结构

2.2寻址方式：

    2.2.1定义：指一种指令集结构如何确定所要访问的数据的地址

2.3指令集结构的功能设计

   2.3.1基本要求：完整性，规整性，高效率和兼容性。（相当折磨人）

 

2.4操作数的类型和大小

    2.4.1表示操作数类型的方法有两种：

              a.

              b．。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

2.5指令格式的设计

 。。。。。。。。。。。

三.流水线技术

   3.1 先介绍什么是重叠执行和先行控制。

   3.2 基本概念：把一个重复的过程分解为若干子过程，每一个子过程由专门的功能部件来实现。将多个处理过程在时间上错开，依次通过各功能段，这样，每一个子过程就可以与其他子过程并行进行。

 

1.      流水线分类：

a)      

b)      

c)       

d)      

e)      

   3.3 流水线的性能指标

  。。。。。。。。。。。。

  3.4 流水线的相关和冲突

。。。。。。。。。。。

 3.5 流水线的应用 向量处理机

   。。。。。。。。

 四．指令集并行

 

五．存储层次

   5.1从单级存储器到多级存储器

 

   5.2存储层次的性能参数

  。。。。。。。。。。。。。

5.3  cache – 主存  和主存---辅存

。。。。。。、

5.4 cache基本知识

 。。。。。。。

 5.5降低cache失效率的方法

  。。。。。。。。。

     5.6减少cache失效开销

 。。。。。。

     5.7  减少命中时间

   。。。。。。。。。。。。

 

六．输入输出系统

    6.1  I/O系统性能与CPU性能

    6.2  I/O系统地可靠性，可用性，可信性。

    。。。。。。。。。。。。。

 

   6.3  廉价磁盘冗余阵列RAID

   。。。。。。。。。。。。。。。。

6.4 总线

6.4.1 总线的设计

    。。。

6.5  通道处理机

    

6.5.1通道作用和功能

。。。

    6.5.2  通道工作过程

。。。。。。。

   6.5.3  通道的种类

  。。。。

 

 

七  互连网络

   7.1 基本概念

      。。

   7.2 互连网络的结构

     7.2.1 静态互连网络与动态互连网络

八 多处理机

 

九  机群计算机

   9.1 机群基本结构 

9.1.1 机群的软件模型

        。。。。。。。。。。。

     9.2 机群的特点

     9.3 机群的分类

  。。。。。。。

 

特别说明： 本文章参照张晨曦的《计算机系统结构》来整理的，。。。。。表示还有重要知识点未录入。   

 

个人说明： 体系结构的学习可以从宏观上把握，再具体而微，体现了软件工程的面向对象的思想。