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計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)心得
在大四上學(xué)期課程中對于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束，老師細心的講解，耐心的輔導(dǎo)，是我從中學(xué)到很多的知識。
從中我了解到計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（Computer Architecture）也稱為計算機體系結(jié)構(gòu)，它是由計算機結(jié)構(gòu)外特性，內(nèi)特性，微外特性組成的。經(jīng)典的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的定義是指計算機系統(tǒng)多級層次結(jié)構(gòu)中機器語言機器級的結(jié)構(gòu)，它是軟件和硬件固件的主要交界面，是由機器語言程序、匯編語言源程序和高級語言源程序翻譯生成的機器語言目標程序能在機器上正確運行所應(yīng)具有的界面結(jié)構(gòu)和功能。 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指的是什么? 是一臺計算機的外表? 還是是指一臺計算機內(nèi)部 的一塊塊板卡安放結(jié)構(gòu)? 都不是，那么它是什么? 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是計算機的的機器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性。所謂外特性，就是計算機的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性。用一個不恰當(dāng)?shù)谋扔饕�，比如動物吧，它�?quot;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)"是指什么呢? 它的概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，就相當(dāng)于動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(tǒng)結(jié)構(gòu)"研究的問題了。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只管到這一層。關(guān)于計算機系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)，用"人"這種動物的不恰當(dāng)?shù)睦恿斜韺Ρ热缦隆?計算機系統(tǒng) ，人 ，應(yīng)用語言級 ，為人民服務(wù)級 ，高級語言級 ，讀書、學(xué)習(xí)級 ，匯編語言級 ，語言、思維級 ，操作系統(tǒng)級 ，生理功能級 ，傳統(tǒng)機器級 ，人體器官級 ，微程序機器級 ，細胞組織級 ，電子線路級 ，分子級 。
傳統(tǒng)機器級以上的所有機器都稱為虛擬機，它們是由軟件實現(xiàn)的機器。軟硬件的 。 功能在邏輯上是等價的，即絕大多部分硬件的功能都可用軟件來實現(xiàn)，反之亦然。 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的外特性，一般應(yīng)包括以下幾個方面(這也就是我們要分章學(xué)習(xí)的幾個章節(jié))把這幾個方面弄清了，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也就基本明確了：(1)指令系統(tǒng) (2)數(shù)據(jù)指令 (3)作數(shù)的尋址方式 (4)寄存器的構(gòu)成定義 (5)中斷機構(gòu)和例外條件 (6)存儲體系和管理 (7)I/O結(jié)構(gòu) (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(xí)中常回頭想想這是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的哪一方面，這對把握全局有好處。 這里提一下計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特性，計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)特性就是將那些外特性加以"邏輯實現(xiàn)"的基本屬性。所謂"邏輯實現(xiàn)"就是在邏輯上如何實現(xiàn)這種功能，比如"上帝"給雞設(shè)計了一個一定大小的胃，這個胃的功能是消化食物，這就是雞系統(tǒng)的某一外特性，那怎么消化呢，就要通過雞喙吃進食物和砂石,再通過胃的蠕動、依靠砂石的研磨來消化食物，這里的吃和蠕動等操作就是內(nèi)特性。還有一個就是計算機實現(xiàn)，也就是計算機組成的物理實現(xiàn)。它主要著眼于器件技術(shù)和微組裝技術(shù)。拿上面的例子來說，這個胃由哪些組織組成幾條肌肉和神經(jīng)來促使它運動就是"雞實現(xiàn)"。據(jù)此我們可以分清計算機系統(tǒng)的外特性、內(nèi)特性以及物理實現(xiàn)之間的關(guān)系。 在所有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性中，指令系統(tǒng)的外特性是最關(guān)鍵的。因此，計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有時就簡稱為指令集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我們這門課注重學(xué)習(xí)的是計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)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(dāng)?shù)谋扔髦皇菐椭斫�，不可強求對�?yīng)，不然會有損科學(xué)的嚴密性。計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分類：按"流"分類的方法，這是Flynn教授提出的按指令流和數(shù)據(jù)流的多倍性概念進行分類的方法。共有四大類，即：(S-single 單一的。
I-instruction 指令 M-multiple 多倍的 D-data 數(shù)據(jù)) 。SISD 單指令流單數(shù)據(jù)流，傳統(tǒng)的單處理機屬于SISD計算機。 SIMD 單指令流多數(shù)據(jù)流，并行處理機是SIMD計算機的典型代表。我國的YH-I型是此類計算機型。 MISD 多指令流單數(shù)據(jù)流，實際上不存在，但也有學(xué)者認為存在。 MIMD 多指令流多數(shù)據(jù)流，包括了大多數(shù)多處理機及多計算機系統(tǒng)。我國的YH-II型計算機是這種類型的計算機。一般將標量流水機視為SISD類型，把向量流水機視為SIMD類型。 按"并行級"和"流水線"分類：這是在計算機系統(tǒng)中的三個子系統(tǒng)級別上按并行程度及流水線處理程度進行分類的方法。 計算機系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計準則。因為加快處理頻繁出現(xiàn)事件對系統(tǒng)的影響遠比加速處理很少出現(xiàn)事件的影響要大。
2.阿姆達爾(Amdahl)定律 ，這個定律就是一個公式。應(yīng)會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.程序訪問的局部性規(guī)律 。程序訪問的局部性主要反映在時間和空間局部性兩個方面，時間局部性是指程序中近期被訪問的信息項可能馬上將被再次訪問，空間局部性指那些在訪問地址上相鄰近的信息項很可能被一起訪問。
計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展馮諾依曼計算機的主要特點是：存儲程序方式；指令串行執(zhí)行，并由控制器加以集中控制；單元定長的一維線性空間的存儲器；使用低級機器語言，數(shù)據(jù)以二進制表示；單處理機結(jié)構(gòu)，以運算器為中心。 改進后的馮·諾依曼計算機使其從原來的以運算器為中心演變?yōu)橐源鎯ζ鳛橹行摹?從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，主要是通過各種并行處理手段高提高計算機系統(tǒng)性能。 軟件、應(yīng)用和器件對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響 。軟件應(yīng)具有可兼容性，即可移植性。為了實現(xiàn)軟件的可移植性，
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