體系結(jié)構(gòu)總結(jié)

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1、一:虛擬計算機指通過軟件模擬的具冇完整硬件系統(tǒng)功能的，運行在一個完全隔離環(huán)境屮的完整計算機系統(tǒng)。媲擬計算機;從不同角度所看到計算機系統(tǒng)的屬性是不同的。應(yīng)用語言計算機系統(tǒng)由碩件和軟件組成，按功能劃分成多級層次，如圖所示。第6級應(yīng)用程序用戶應(yīng)用程序信息處理……系r■■—?■??“計宜機解釋程序編圉g序匯編岳吉運行程序高級窖er_&^a■計匯編程序羅盤命令系統(tǒng)原唐運行程序—機器措分機器措分中央中央操作系統(tǒng)弟8汲iHU/pfrk系統(tǒng)資源YTE笫2級5機甜皓吉:計聲機=機器程序硬聯(lián)邏輯邏輯銭路內(nèi)核Z■1―■-妙r再臣的牛

2、

3、寄存器4■■4?:fvtlX/

4、門■I顒操作旳仔透明性：一種本來存在的事物或?qū)傩?，但從某種角度看似乎不存在，這種現(xiàn)象稱為透明性。通常，在一個計算機系統(tǒng)中，低層機器級的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，對高級語言程序員來說是透明的。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：這實際上是指計算機系統(tǒng)的外特性。按照計算機層次結(jié)構(gòu)，不同程序設(shè)計者所看到的計算機有不同的屬性。使用高級語言的程序員所看到的計算機屬性主要是軟件子系統(tǒng)和固件子系統(tǒng)的屈性，包括程序語言以及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件等川戶界面。計算機的組成；計算機組成是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，計算機實現(xiàn)是計算機組成的物理實現(xiàn)，計算機系統(tǒng)的分類：一、按處理機的性能分類：(1)按大小劃

5、分；(1)按用途來劃分；(2)按數(shù)據(jù)類型劃分：定點計算機、浮點計算機、向量計算機、堆棧計算機等。(3)按處理機個數(shù)和種類來劃分：單處理機、并行處理機、多處理機、分布處理機、關(guān)聯(lián)處理機、超標(biāo)量處理機、超流水線處理機等等。(4)按所使用的器件來劃分；二、佛林分類法按照指令流和數(shù)據(jù)流的不同組織方式，把計算機系統(tǒng)分為以下四類：(1)單指令流單數(shù)據(jù)流SISD(2)單指令流多數(shù)據(jù)流SIMD(3)多指令流單數(shù)據(jù)流MISD(4)多指令流多數(shù)據(jù)流MIMD三、庫克分類法1978年由D.J.Kuck首先提出。他按照控制流和執(zhí)行流進行分類。把計算機系統(tǒng)分為以下四類：(1)單指令流單執(zhí)行流SI

6、SE(2)單指令流多執(zhí)行流SIME(3)多指令流單執(zhí)行流MISE(4)多指令流多執(zhí)行流MIME主要缺點：有些系統(tǒng)沒有總控制器，如分布處理機；分類級別太低，沒有處理機級和機器級；分類太粗。四、馮氏分類法五、漢德勒分類法(1)程序級k：程序控制部件(PCU)的個數(shù)；(2)操作級d：算術(shù)邏輯部件(ALU)或處理部件(PU)的個數(shù)；(3)邏輯級w：每個算術(shù)邏輯部件包含的邏輯線路(ELC)的套數(shù)。馮?諾依曼：一、特點：存儲程序、運算器為核心、集中控制；馮?諾依曼計算機的特征可概括為:1?存儲器是字長固定的、順序線性編址的一維結(jié)構(gòu)。2.存儲器提供可按地址訪問的一級地址空間，每個地

7、址是唯一定義的。3?由指令形式的低級機器語言驅(qū)動。4.指令是執(zhí)行是順序的，即一般按照指令在存儲器中存放的順序執(zhí)行，程序分支由轉(zhuǎn)移指令實現(xiàn)。5?以運算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送都途經(jīng)運算器。運算器、存儲器、輸入輸出設(shè)備的操作以及它們之間的聯(lián)系都由控制器集中控制。二：指令系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中軟件與硬件分界面的一個主要標(biāo)志。無論多么復(fù)雜、功能多么強大的各種軟件，凡是能夠在機器上直接運行的目標(biāo)程序都是由一條條機器指令組成的。指令系統(tǒng)是軟件設(shè)計人員與硬件設(shè)計人員之間的一個主要分界面，也是他們之間互相溝通的一座橋梁。數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是數(shù)據(jù)類型的子集。數(shù)據(jù)表示：

8、數(shù)據(jù)表示研究的是計算機硬件能夠直接識別，可以被指令系統(tǒng)直接調(diào)用的那些數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的是面向系統(tǒng)軟件，面向應(yīng)用領(lǐng)域所需要處理的各種數(shù)據(jù)類型,研究這些數(shù)據(jù)類型的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并給岀相應(yīng)的算法。計算機只有定點數(shù)據(jù)表示，這種計算機的優(yōu)點是硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，但有3個明顯的缺點:?編程困難。?數(shù)據(jù)存儲單元的利用率很低。?表示數(shù)的范圍小。?32768到327671、浮點數(shù)的表示方法一個浮點數(shù)N可以表示為:—mx在計算機系統(tǒng)中，一種浮點數(shù)據(jù)表示方式需要有如下6個參數(shù)來定義。兩個數(shù)值：H1:尾數(shù)的值。除了數(shù)值大小之外，還要表示尾數(shù)所采用的碼制（原碼或補

9、碼）和數(shù)制（小數(shù)或整數(shù)）。e：階碼的值。一般采用移碼（又稱偏碼、增碼、余碼等）或補碼，整數(shù)來表示。兩個基：rm：尾數(shù)的基。通常有2進制、4進制、8進制、16進制和10進制等；re：階碼的基。在目前見到的所有浮點數(shù)據(jù)表示方式中，re均為2。兩個字長（不包括符號位）：P：尾數(shù)長度。要特別注意：這里的p不是指尾數(shù)的二進制位數(shù)，當(dāng)rm=16時，每4個二進制位表示一位尾數(shù)；q：階碼長度。由于階碼的基通常為2,因此，在一般情況下，q就是階碼部分的二進制位數(shù)。一種浮點數(shù)表示方式如圖所示，這也是浮點數(shù)在數(shù)據(jù)存儲單元中的存放方式。把尾數(shù)符號放在最高位的原因是為了判別正