系统架构设计师 之 计算机体系结构分类

计算机体系结构分类

继昨天计算机组成之后，今天进一步学习了计算机系统结构分类。

分类方式一、根据是否满足冯·诺依曼的存储概念划分

1、冯·诺依曼型计算机：

该概念满足以下几点内容：（回顾一下昨天的知识）

①计算机满足五大组成：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。

②计算机内部采用二进制表示指令和数据。

③将编好的程序和原数据先存入存储器，再启动计算机工作。

目前大部分计算机，都采用了冯诺依曼的存储概念设计。

[if !supportLists]2、[endif]非冯·诺依曼型计算机：

突破了存储程序控制的计算机设计，存在大致以下三类：

①由数据流驱动的数据流计算机

②由需求驱动的规约计算机

③由模式匹配驱动的智能计算机

之所以存在该演进，因为冯·诺依曼型计算机强依赖于存储器，即存储器是主要瓶颈。

分类方式二、根据指令流、数据流特性对计算机系统分类（又称flynn分类）

名词定义：

·指令流：指机器执行的指令序列

·数据流：指指令流调用的数据序列

（重点：数据流包括输入数据和中间计算数据，不包括输出数据）

[if !supportLists]1、[endif]SISD：单指令流单数据流，是顺序执行的单处理机，指令部件只译码一次，只分配数据给一个操作部件。

[if !supportLists]2、[endif]SIMD：单指令流多数据流，是一种病性处理机（如：矩阵计算机），由单一指令部件，采用同一条命令，分配多数据的计算机。（组成通常是多个重复的处理单元）

[if !supportLists]3、[endif]MISD：多指令流单数据流，概念上成为流水线计算机，市场上基本没有，特点是有多个处理单元执行不同指令。

[if !supportLists]4、[endif]MIMD：多指令流多数据流，代表是：多核处理器，能在作业、任务、指令等方面并行执行的多机系统。

既然flynn分类提及了指令流，让我们在看看指令集系统。

不由得想起了大学在学习单片机编程的时候，用过部分汇编语言的指令，他们是由若干精简的指令与地址组成。而指令在计算机系统结构发展的过程中存在两个方向的发展：

[if !supportLists]1、[endif]CISC：复杂指令集计算机：主要作用是增强指令的功能，将复杂的功能编为指令让其实现，即用硬件指令来替代部分软件实现的功能。

[if !supportLists]2、[endif]RISC：精简指令集计算机：主要宗旨是尽量简化指令功能，只保留一个节拍内可完成的指令，较复杂的功能用一段SIS子程序实现。

[if !supportLists]3、[endif]下面做一下特点对比：

指令数量：多少

指令使用平率：CISC部分高，部分低，RISC都较高

寻址方式：CISC支持，并且多钟，RISC很少

指令长度：CISC变长，RISC定长

执行周期：CISC多周期，RISC单周期

能否对主存数据处理：CISC能，RISC否

程序控制方式：CISC微程序控制，RISC布线逻辑控制

编译时间：CISC长，RISC短

CPU寄存器数量：CISC少，RISC多