【正文】 4年 Amdahl提出 :程序員所看到的計(jì)算機(jī)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。 解釋?zhuān)好慨?dāng)一條 N+1級(jí)指令被譯碼后，就直接去執(zhí)行一串等效的 N級(jí)指令，然后再去取下一條N+1級(jí)的指令，依此重復(fù)進(jìn)行。 翻譯：先把 N+1級(jí)程序全部變換成 N級(jí)程序后，再去執(zhí)行新產(chǎn)生的 N級(jí)程序，在執(zhí)行過(guò)程中 N+1級(jí)程序不再被訪問(wèn)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)n 虛擬機(jī)：由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器，以區(qū)別于由硬件/固件實(shí)現(xiàn)的物理機(jī)器。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 這一級(jí)是為滿(mǎn)足某種特殊用途而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，因此這一級(jí)的語(yǔ)言就是各種面向問(wèn)題的應(yīng)用語(yǔ)言。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 這一級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言是各種高級(jí)語(yǔ)言 。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，首先 翻譯成第 3級(jí)和第 2級(jí)語(yǔ)言，然后再由相應(yīng)的機(jī)器執(zhí)行。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 提供傳統(tǒng)機(jī)器所沒(méi)有的 基本操作和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ，和傳統(tǒng)機(jī)器的指令集一起提供給更高層次的 虛擬機(jī)使用，稱(chēng)為系統(tǒng)功能調(diào)用、系統(tǒng)參數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)仿真在一臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)多種指令集。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 本級(jí)機(jī)器語(yǔ)言是 指令集 。L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 本級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言是指微指令集 。 每一層以一種語(yǔ)言為特征216。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)＝硬件 /固件＋軟件n 從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的角度，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分成 多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 。216。 2022年以來(lái)，計(jì)算機(jī)性能的增長(zhǎng)率下降到約30%。 20世紀(jì) 80年代初 RISC結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革，從 80年代中期開(kāi)始，計(jì)算機(jī)性能增長(zhǎng)達(dá)到了每年 50%以上。 20世紀(jì) 70年代末到 80年代初，大規(guī)模集成電路和微處理器的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)性能的年增長(zhǎng)率提高到約 35%，主要?dú)w功于以集成電路為代表的制造技術(shù)的發(fā)展。 在計(jì)算機(jī)開(kāi)始發(fā)展的 25年中，兩種因素都起著主要作用，使得計(jì)算機(jī)的性能每年提高約 25%。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)張長(zhǎng)明ncepubd教材和參考教材n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程，張晨曦等，清華大學(xué)出版社n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，鄭緯民等，清華大學(xué)出版社n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，陸鑫達(dá)，高等教育出版社第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)n 計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)n 計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)測(cè)n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展n 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展n 自第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得飛速發(fā)展，這一方面得益于計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，另一方面則是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。216。216。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念216。216。主要原因是：n 大功耗問(wèn)題；n 可以進(jìn)一步有效地開(kāi)發(fā)的指令級(jí)并行性已經(jīng)很少；n 存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度的提高緩慢。 很多計(jì)算機(jī)公司放棄高性能單處理機(jī)項(xiàng)目，專(zhuān)項(xiàng)多核的研發(fā)，標(biāo)志著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從單純依靠指令級(jí)并行轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)線程級(jí)并行和數(shù)據(jù)級(jí)并行。216。 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展， 高一級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句相對(duì)于低一級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)功能更強(qiáng)，更便于應(yīng)用，但又都以低級(jí)語(yǔ)言為基礎(chǔ)。微程序一般是直接由 硬件解釋實(shí)現(xiàn) 的，因此工作于該級(jí)的程序員實(shí)際上是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員。由微程序解釋指令集又稱(chēng)作仿真。 也可以沒(méi)有微程序機(jī)器級(jí)，如 RISC處理器的指令集全部用硬件直接實(shí)現(xiàn)以提高指令執(zhí)行速度。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)L6：應(yīng)用語(yǔ)言虛擬機(jī)L5：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)L4：匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)L3：操作系統(tǒng)虛擬機(jī)L2：機(jī)器語(yǔ)言 (傳統(tǒng)機(jī)器級(jí) )L1：微程序機(jī)器級(jí)軟件硬 /固件 本級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言是匯編語(yǔ)言。通常的第 2和 3級(jí)是用 解釋 方法實(shí)現(xiàn)的，而第 4級(jí)或更高級(jí)則 經(jīng)常是用翻譯方法實(shí)現(xiàn)。用這些語(yǔ)言所編寫(xiě)的程序一般是由稱(chēng)為編譯程序的 翻譯程序 翻譯到第 4級(jí)或第3級(jí)上，個(gè)別的高級(jí)語(yǔ)言也用解釋的方法實(shí)現(xiàn)，如絕大多數(shù) BASIC語(yǔ)言系統(tǒng)。例如可以設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)用于人工智能、教育、行政管理、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等方面的虛擬機(jī)。 n 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的兩種基本技術(shù)：216。 216。 ※ 解釋執(zhí)行比翻譯花的時(shí)間多，但存儲(chǔ)空間占用較少。n 分析： （ 1）按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)，不同級(jí)程序員所看到的同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有不同的屬性。也就是說(shuō)，傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)所存在的差別對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言程序員來(lái)講是 “看不見(jiàn) ”的，此即 “透明性 ”。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)科學(xué)定義： 機(jī)器語(yǔ)言程序員或編譯程序編寫(xiě)者所看到的計(jì)算機(jī)的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定義 計(jì)算機(jī)組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)n 包含物理機(jī)器級(jí)中的數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)：計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)n 包括處理機(jī)、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，模塊、插件、底板的劃分與連接，信號(hào)傳輸，電源、冷卻及整機(jī)裝配技術(shù)等。 計(jì)算機(jī)組成和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)各自包含不同的內(nèi)容，但又有緊密的關(guān)系?！? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的界限模糊。 確定指令系統(tǒng)中是否有乘法指令屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容；216。 乘法器、加法器的物理實(shí)現(xiàn)，如器件的選定及所用的微組裝技術(shù)等屬于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。最大并行度：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)能夠處理的最大的二進(jìn)制位數(shù)。數(shù)據(jù)流：由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列，包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。按照指令