【文章內(nèi)容簡介】 819 SP EC fp20 0 0 605 626 648 667 688 702 732 766 806 SY Sm a rk 2 0 0 2 159 166 174 179 186 193 212 227 242 N ew T ek L i g ht W a v e 3D 7 .0b 5 m in 5 1 sec 5 m in 2 9 sec 5 m in 1 1 se c 4 m in 5 4 sec 4 m in 3 8 sec 4 m in 2 7 sec 4 m in 1 6 sec 3 m in 5 4 sec 4 m in 3 5 sec W ebM a rk 20 0 1 248 258 269 279 288 300 319 333 350 W ebM a rk 2 0 0 1 B 254 268 280 292 299 312 326 342 371 W ebM a rk 2 0 0 1 B2B 263 271 282 292 303 315 342 360 369 W ebM a rk 2 0 0 1 B 2 C 236 248 255 263 2 92 300 326 335 343 1/28/2023 43 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 44 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 45 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 46 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 47 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 48 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 49 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 50 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 51 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 52 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 1/28/2023 53 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 6. 峰值速度 蜂值指令速度： MIPS、 GIPS、 TIPS 浮點蜂值速度： MFLOPS、 GFLOPS、 TFLOPS 例 5： 一個由 36臺計算機組成的 Cluster系統(tǒng)，每 臺計算機內(nèi)部由 4個 PentiumIII 700，計算這個 Cluster系統(tǒng)的指令峰值速度。 解： PentiumIII 700MHz，有 3條指令流水線， 峰值指令速度為： 700 ? 3 ＝ 2100MIPS Cluster的峰值指令速度＝ 700 ?３ ?36 ?４ ＝ 302 400MIPS 即 每秒３千億次 1/28/2023 54 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 存儲系統(tǒng) 第 1層： Register Files(寄存器堆 ) 第 2層： Lookahead(先行緩沖站 ) 第 3層： Cache(高速緩沖存儲器 ) 第 4層： Main Memory(主存儲器 ) 第 5層： Online Storage(聯(lián)機存儲器 ) 第 6層： Offline Storage(脫機存儲器 ) 第 1~3層在 CPU芯片內(nèi)部，第 4層在主板上，第5層在機箱內(nèi) (硬盤 )，第 6層依靠手工加載(VCD/DVD/磁帶 /刻錄機等 ) 1/28/2023 55 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 第 1 層 第 2 層 第 3 層 第 4 層 第 5 層 第 6 層 CP U 內(nèi)部 寄存器堆 聯(lián)機外部存儲器 （磁盤存儲器等） 脫機外部存儲器 （磁帶、 VCD 、 DVD 、刻錄機等） 指令和數(shù)據(jù)緩沖棧 Ca c h e （靜態(tài)隨機存儲器 S RA M ）S RAM ） 主存儲器 （ DRAM 、 DDR 、 RDRAM ） 存儲容量越來越大 每位的價格越來越便宜 訪問速度越來越快 1/28/2023 56 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 2. 尋址空間 程序員可以使用的存儲器容量，即每個程序的大小 通常有 21 22 23 26 … Pentium處理機的尋址空間為 4GB 與實際配置的存儲器容量無關(guān) 3. 存儲容量 實際物理存儲器的大小 通常用 KB、 MB、 GB等表示 建議配置：主存： 128MB～ 512MB 硬盤： 40GB～ 137GB 1/28/2023 57 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 4. 主存儲器的種類 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) RDRAM (RAMBUS DRAM) DDR (Dual Date Rate DRAM) 5. 速度 主存度與 CPU系統(tǒng)總線速度相匹配 P4系統(tǒng)總線速度 400MHz(3200MB/S)或 533 DDR: 64bits 333MHz/8=2700MB/S RDRAM: 16bits 800MHz/8 2=3200MB/S 6. 存儲系統(tǒng) 采用軟件和硬件相結(jié)合的方法，獲得速度高、容量大、價格便宜的存儲器 1/28/2023 58 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 其他性能 1. 字長 1～幾百位， 16位、 32位、 64位 ? 由數(shù)據(jù)字長決定， 8的倍數(shù)， 32位 、 64位等 ? 可變字長：任意組合 2. 數(shù)據(jù)表示 ? 定點、浮點、邏輯、向量、串、棧、樹、 … ? 發(fā)展方向之一：自定義數(shù)據(jù)表示 4. 指令系統(tǒng) ? CISC(Complex Instruction Set Computer)復(fù)雜指令集計算機 ? RISC(Reduced Instruction Set Computer)精簡指令集計算機 ? VLIW(Very Long Instruction Word) 超長指令字 1/28/2023 59 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 4. 輸入輸出系統(tǒng) ? 輸入輸出系統(tǒng)的組織方式 ? 中斷系統(tǒng) ? 通道處理機 ? 輸入輸出處理機 5. 保護和診斷能力 ? 程序與數(shù)據(jù)的保護 ? 診斷能力：檢錯 , 糾錯 , 冗余 , 自診斷能力 ? 可靠性： RAS技術(shù)，可靠性 R，可用性 A，可維護性 S 1/28/2023 60 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 價格標準 1．價格與性能的關(guān)系： ? 摩爾定理：速度每 10年左右提高 100倍， 但價格基本維持不變 ? 用當(dāng)前同樣的價格，在 5年之后能買到性能高出 10倍的計算機 2．硬件與軟件的價格比例： ? 硬件在整個計算機系統(tǒng)價格中所占的比例在下降，軟件所占的比例在上升 ? 目前軟件價格已經(jīng)超過硬件價格 1/28/2023 61 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 成本 硬件 軟件 年代 70 年代軟件所占的成本越來越高 1/28/2023 62 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù) 計算機設(shè)計者的任務(wù) 軟硬件取舍 軟件兼容性 計算機系統(tǒng)設(shè)計方法 1/28/2023 63 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 計算機設(shè)計者的任務(wù) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ：包括指令集、存儲系統(tǒng)、總線結(jié)構(gòu)、處理器設(shè)計等，是軟硬件的分界面 硬件實現(xiàn)技術(shù) ：相當(dāng)重要，不同指令集對系統(tǒng)性能的影響在縮小 應(yīng)用