一、计算机系统结构基础知识
1. 计算机系统的多级层级结构(六层图,包括虚拟机与物理机标注)
虚拟机 | 应用语言机器 |
高级语言机器; | |
汇编语言机器; | |
操作系统机器; | |
物理机 | 传统机器语言机器; |
微程序机器;使用者是计硬件的设计人员,用微指令编写的微程序直接有硬件/固件解释实现 |
2.计算机系统结构的经典定义与 广义系统结构定义;
经典定义:传统机器程序员看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。(因为用高级语言写的看不到这些,具有透明性)
广义定义:指令系统结构、组成、硬件。
3.Flynn分类法、冯氏分类法对系统结构的划分结果 及Handler分类法的三个层次
Flynn分类法:按照指令流、数据流分为四种----SISD(传统顺序处理的计算机)、SIMD(阵列计算机为代表)、MISD(不存在)、MIMD(多处理机)
冯氏分类法:依据系统最大并行度。
还依据字、位的串并分四类:
字串位串(WSBS):n=1,m=1。第一代计算机发展初期的纯串行计算机 |
字串位并(WSBP): n>1,m=1。传统的单处理机,同时处理单个字的多个位,如16位、32位等 |
字并位串(WPBS):n=1,m>1。同时处理多个字的同一位(位片) |
字并位并(WPBP):n>1,m>1。同时处理多个字的多个位。 |
另:T个时钟周期里:平均并行度平均利用率
Handler分类法:依据并行度和流水线;把计算机的硬件结构分成3个层次:
程序控制部件(PCU)的个数k |
算术逻辑部件(ALU)或处理部件(PE)的个数d |
每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路(ELC)的套数w |
用公式表示:t(系统型号)=(k,d,w)
考虑流水线可改进为:t (系统型号)=(k×k’,d×d’,w×w’)