西北工业大学网络教育学院：《计算机系统结构》课程PPT讲义课件_总复习

总复习 第1章计算机系统结构的基本概念 11计算机系统的多级层次结构 1.2计算机系统结构、组成与实现 13软件取舍与计算机系统的设计思路 14软件、应用、器件对系统结构的影响 15系统结构中的并行性及系统的分类

总复习 第1章 计算机系统结构的基本概念 1.1 计算机系统的多级层次结构 1.2 计算机系统结构、组成与实现 1.3 软件取舍与计算机系统的设计思路 1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响 1.5 系统结构中的并行性及系统的分类

11多级层次结构 1六级层次结构 应用语言机器面向用户 高级语言机器 面向用户 汇编语言机器 面向用户 操作系统机器 面向上层机器 传统机器 面向上层机器 微指令机器 面向上层机器 2层次结构的实现方式 根据性价比,软硬件逻辑是等同的 3分层优点

1.1多级层次结构 1.六级层次结构 应用语言机器 面向用户 高级语言机器 面向用户 汇编语言机器 面向用户 操作系统机器 面向上层机器 传统机器 面向上层机器 微指令机器 面向上层机器 2.层次结构的实现方式 根据性价比，软硬件逻辑是等同的 3.分层优点 *

12计算机系统结构、组成与实现 1结构、组成与实现的概念 1)系统结构: 系统结构( System Architecture)是对计算机系统 中各机器之间界面的划分和定义,以及对各级界 面上、下的功能进行分配。 2)透明性概念: 在计算机中,客观存在的事物或属性从某个角 度看不到,称这些事物或属性对它是透明的。计 算机重的“透明”与社会生活中的“透明”,含 义正好相反

1.2计算机系统结构、组成与实现 1.结构、组成与实现的概念 1)系统结构： 系统结构(System Architecture)是对计算机系统 中各机器之间界面的划分和定义，以及对各级界 面上、下的功能进行分配。 2)透明性概念： 在计算机中，客观存在的事物或属性从某个角 度看不到，称这些事物或属性对它是透明的。计 算机重的“透明”与社会生活中的“透明” ，含 义正好相反。 *

3)计算机系统结构( Computer Architecture) 是系统结构中的一部分,指层次结构中传统机 器级的系统结构,其界面之上的功能包括操作系 统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中 所有软件的功能;界面之下的功能包括所有硬件 和固件的功能。因此,这个界面实际是软件与硬 件或固件的分界面。 计算机组成( Computer organization) 是计算机系统结构的逻辑实现,包括机器级内 的数据流和控制流的组成以及逻辑实现

3)计算机系统结构(Computer Architecture) 是系统结构中的一部分，指层次结构中传统机 器级的系统结构，其界面之上的功能包括操作系 统级、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中 所有软件的功能；界面之下的功能包括所有硬件 和固件的功能。因此，这个界面实际是软件与硬 件或固件的分界面。 4)计算机组成(Computer Organization) 是计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内 的数据流和控制流的组成以及逻辑实现

5)计算机实现( Computer Implementation) 指的是计算机组成的物理实现 2结构、组成与实现之间的关系 1)具有相同系统结构(如指令系统相同)的计算机可 以因速度等因素的要求不同而采用不同的组成。 2)相同的计算机组成可以采用多种不同实现方法。 3不同的系统结构会使组成技术产生差异 4计算机组成也会影响系统结构,组成的设计,其 上取决于系统结构,其下又受限于所可以用的实 现技术

5)计算机实现(Computer Implementation) 指的是计算机组成的物理实现 2.结构、组成与实现之间的关系 1)具有相同系统结构(如指令系统相同)的计算机可 以因速度等因素的要求不同而采用不同的组成。 2)相同的计算机组成可以采用多种不同实现方法。 3)不同的系统结构会使组成技术产生差异 4)计算机组成也会影响系统结构，组成的设计，其 上取决于系统结构，其下又受限于所可以用的实 现技术

13软硬件取舍与系统的设计思想 1软件取舍的基本原则 1)在现有的硬件和器件主要是逻辑器件和存贮器 件)的条件下,系统要有高的性价比。 2)充分考虑准备采用和可能要用的的组成技术,使 它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实 现技术的采用。 3)不能仅从“硬”的角度去考虑如何便于应用组成 技术的成果和发挥器件技术的进展,还应从“软” 的角度为编译和操作系统的实现,以至高级语言 程序的设计提供更多、更好的硬件支持

1.3软硬件取舍与系统的设计思想 1.软件取舍的基本原则 1)在现有的硬件和器件(主要是逻辑器件和存贮器 件)的条件下，系统要有高的性价比。 2)充分考虑准备采用和可能要用的的组成技术，使 它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实 现技术的采用。 3)不能仅从“硬”的角度去考虑如何便于应用组成 技术的成果和发挥器件技术的进展，还应从“软” 的角度为编译和操作系统的实现，以至高级语言 程序的设计提供更多、更好的硬件支持

2计算机系统的设计思路 1)由上往下 a)方法:根据用户的要求,设计基本的命令、数 据类型与格式等,然后再逐级往下设计,并考虑对 上一级进行优化来实现。 b)优点:适用于专用机的设计,对所面对的具体 应用,其效能是很好的。 c)缺点:不适用于通用机的设计

2.计算机系统的设计思路 1)由上往下 a)方法：根据用户的要求，设计基本的命令、数 据类型与格式等，然后再逐级往下设计，并考虑对 上一级进行优化来实现。 b)优点：适用于专用机的设计，对所面对的具体 应用，其效能是很好的。 c)缺点：不适用于通用机的设计

2)由下往上 方法:根据器件条件,先把微程序机器级及传统 机器级研制出来,然后再配合不同的操作系统和 编译系统软件,使应用人员根据所提供的条件来 采用合适的算法满足相应的应用要求。 3)中间法 方法:既考虑能拿到的硬件、器件,又考虑可能 所需的算法和数据结构,先进行软、硬功能的合 理分配并定义好这个界面,然后从这一中间点分 别往上、往下进行软、硬设计

2)由下往上 方法：根据器件条件，先把微程序机器级及传统 机器级研制出来，然后再配合不同的操作系统和 编译系统软件，使应用人员根据所提供的条件来 采用合适的算法满足相应的应用要求。 3)中间法 方法：既考虑能拿到的硬件、器件，又考虑可能 所需的算法和数据结构，先进行软、硬功能的合 理分配 并定义好这个界面，然后从这一中间点分 别往上、往下进行软、硬设计

14软件、应用、器件对系统结构的影响 1软件的可移植性 1)概念:指软件可以不加修改或经少量修改,就可 以由一台机器搬到另一台机器去运行,使得同 套软件可以应用于不同的硬件环境。 2)优点:可以大量节省重复工作量,是软件设计者 可以集中精力更好的改进或开发全新的软件 2实现可移植性的技术 1)统一高级语言 2)系列机思想 3)模拟与仿真

1.4软件、应用、器件对系统结构的影响 1.软件的可移植性 1)概念：指软件可以不加修改或经少量修改，就可 以由一台机器搬到另一台机器去运行，使得同一 套软件可以应用于不同的硬件环境。 2)优点：可以大量节省重复工作量，是软件设计者 可以集中精力更好的改进或开发全新的软件。 2.实现可移植性的技术 1)统一高级语言 2)系列机思想 3)模拟与仿真

15系统中的并行性及其分类 1并行性概念 1)并行性:解题中具有可以同时进行运算或操作的 特性。目的是为了能并行处理,提高解题效率。 2)广义并行性:只要在同一时刻或是在同一时间间 隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作, 在时间上能相互重叠,都称为并行性。 3)同时性:两个或多个事情在同一时刻发生。 4并发性:两个或多个事情在同一时间间隔内发生

1.5系统中的并行性及其分类 1.并行性概念 1)并行性:解题中具有可以同时进行运算或操作的 特性。目的是为了能并行处理，提高解题效率。 2)广义并行性:只要在同一时刻或是在同一时间间 隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作， 在时间上能相互重叠，都称为并行性。 3)同时性：两个或多个事情在同一时刻发生。 4)并发性：两个或多个事情在同一时间间隔内发生。 *