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計算機系統結構學(xué)習心得
在大四上學(xué)期課程中對于計算機系統結構的學(xué)習已經(jīng)結束，老師細心的講解，耐心的輔導，是我從中學(xué)到很多的知識。
從中我了解到計算機系統結構（Computer Architecture）也稱(chēng)為計算機體系結構，它是由計算機結構外特性，內特性，微外特性組成的。經(jīng)典的計算機系統結構結構的定義是指計算機系統多級層次結構中機器語(yǔ)言機器級的結構，它是軟件和硬件固件的主要交界面，是由機器語(yǔ)言程序、匯編語(yǔ)言源程序和高級語(yǔ)言源程序翻譯生成的機器語(yǔ)言目標程序能在機器上正確運行所應具有的界面結構和功能。 計算機系統結構指的是什么? 是一臺計算機的外表? 還是是指一臺計算機內部 的一塊塊板卡安放結構? 都不是，那么它是什么? 計算機系統結構就是計算機的的機器語(yǔ)言程序員或編譯程序編寫(xiě)者所看到的外特性。所謂外特性，就是計算機的概念性結構和功能特性。用一個(gè)不恰當的比喻一，比如動(dòng)物吧，它的"系統結構"是指什么呢? 它的概念性結構和功能特性，就相當于動(dòng)物的器官組成及其功能特性，如雞有胃，胃可以消化食物。至于雞的胃是什么形狀的、雞的胃部由什么組成就不是"系統結構"研究的問(wèn)題了。系統結構只管到這一層。關(guān)于計算機系統的多層次結構，用"人"這種動(dòng)物的不恰當的例子列表對比如下。 計算機系統 ，人 ，應用語(yǔ)言級 ，為人民服務(wù)級 ，高級語(yǔ)言級 ，讀書(shū)、學(xué)習級 ，匯編語(yǔ)言級 ，語(yǔ)言、思維級 ，操作系統級 ，生理功能級 ，傳統機器級 ，人體器官級 ，微程序機器級 ，細胞組織級 ，電子線(xiàn)路級 ，分子級 。
傳統機器級以上的所有機器都稱(chēng)為虛擬機，它們是由軟件實(shí)現的機器。軟硬件的 。 功能在邏輯上是等價(jià)的，即絕大多部分硬件的功能都可用軟件來(lái)實(shí)現，反之亦然。 計算機系統結構的外特性，一般應包括以下幾個(gè)方面(這也就是我們要分章學(xué)習的幾個(gè)章節)把這幾個(gè)方面弄清了，系統結構也就基本明確了：(1)指令系統 (2)數據指令 (3)作數的尋址方式 (4)寄存器的構成定義 (5)中斷機構和例外條件 (6)存儲體系和管理 (7)I/O結構 (8)機器工作狀態(tài)定義和切換 (9)信息保護。所以在以后的學(xué)習中�；仡^想想這是系統結構的哪一方面，這對把握全局有好處。 這里提一下計算機系統結構的內部特性，計算機系統結構的內特性就是將那些外特性加以"邏輯實(shí)現"的基本屬性。所謂"邏輯實(shí)現"就是在邏輯上如何實(shí)現這種功能，比如"上帝"給雞設計了一個(gè)一定大小的胃，這個(gè)胃的功能是消化食物，這就是雞系統的某一外特性，那怎么消化呢，就要通過(guò)雞喙吃進(jìn)食物和砂石,再通過(guò)胃的蠕動(dòng)、依靠砂石的研磨來(lái)消化食物，這里的吃和蠕動(dòng)等操作就是內特性。還有一個(gè)就是計算機實(shí)現，也就是計算機組成的物理實(shí)現。它主要著(zhù)眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)。拿上面的例子來(lái)說(shuō)，這個(gè)胃由哪些組織組成幾條肌肉和神經(jīng)來(lái)促使它運動(dòng)就是"雞實(shí)現"。據此我們可以分清計算機系統的外特性、內特性以及物理實(shí)現之間的關(guān)系。 在所有系統結構的特性中，指令系統的外特性是最關(guān)鍵的。因此，計算機系統結構有時(shí)就簡(jiǎn)稱(chēng)為指令集系統結構。我們這門(mén)課注重學(xué)習的是計算機的系統結構，傳統的講，就是處在硬件和軟件之間介面的描述，
也就是外特性。 這些不恰當的比喻只是幫助理解，不可強求對應，不然會(huì )有損科學(xué)的嚴密性。計算機系統結構的分類(lèi)：按"流"分類(lèi)的方法，這是Flynn教授提出的按指令流和數據流的多倍性概念進(jìn)行分類(lèi)的方法。共有四大類(lèi)，即：(S-single 單一的。
I-instruction 指令 M-multiple 多倍的 D-data 數據) 。SISD 單指令流單數據流，傳統的單處理機屬于SISD計算機。 SIMD 單指令流多數據流，并行處理機是SIMD計算機的典型代表。我國的YH-I型是此類(lèi)計算機型。 MISD 多指令流單數據流，實(shí)際上不存在，但也有學(xué)者認為存在。 MIMD 多指令流多數據流，包括了大多數多處理機及多計算機系統。我國的YH-II型計算機是這種類(lèi)型的計算機。一般將標量流水機視為SISD類(lèi)型，把向量流水機視為SIMD類(lèi)型。 按"并行級"和"流水線(xiàn)"分類(lèi)：這是在計算機系統中的三個(gè)子系統級別上按并行程度及流水線(xiàn)處理程度進(jìn)行分類(lèi)的方法。 計算機系統的設計準則：
1.只加速使用頻率高的部件 ，這是最重要也是最廣泛采用的計算機設計準則。因為加快處理頻繁出現事件對系統的影響遠比加速處理很少出現事件的影響要大。
2.阿姆達爾(Amdahl)定律 ，這個(gè)定律就是一個(gè)公式。應會(huì )運用此公式做一些計算或分析，所以要記住并理解其意義。 3.程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性規律 。程序訪(fǎng)問(wèn)的局部性主要反映在時(shí)間和空間局部性?xún)蓚�(gè)方面，時(shí)間局部性是指程序中近期被訪(fǎng)問(wèn)的信息項可能馬上將被再次訪(fǎng)問(wèn)，空間局部性指那些在訪(fǎng)問(wèn)地址上相鄰近的信息項很可能被一起訪(fǎng)問(wèn)。
計算機系統結構的發(fā)展馮諾依曼計算機的主要特點(diǎn)是：存儲程序方式；指令串行執行，并由控制器加以集中控制；單元定長(cháng)的一維線(xiàn)性空間的存儲器；使用低級機器語(yǔ)言，數據以二進(jìn)制表示；單處理機結構，以運算器為中心。 改進(jìn)后的馮·諾依曼計算機使其從原來(lái)的以運算器為中心演變?yōu)橐源鎯ζ鳛橹行摹?從系統結構上講，主要是通過(guò)各種并行處理手段高提高計算機系統性能。 軟件、應用和器件對系統結構發(fā)展的影響 。軟件應具有可兼容性，即可移植性。為了實(shí)現軟件的可移植性，
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