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《计算机系统结构》课程教学资源(PPT课件讲稿)第一章 概论

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⚫ 体系结构概念 ⚫ 弗林分类法 ⚫ 计算机层次结构 ⚫ CPU 性能及计算
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第 概论 计算机的“年龄”: Colossus:1944.119(英国)-二战期间 ENIAC:1946214(美国) Baby:1948621(英国) EDSAC:1949年英国剑桥大学,第一台存储式计算机

第一章 概 论 ❖ 计算机的“年龄” : Clolossus:1944.1.19(英国)----二战期间 ENIAC:1946.2.14(美国) Baby:1948.6.21(英国) EDSAC:1949年英国剑桥大学,第一台存储式计算机

本章要点 ●体系结构概念 °弗林分类法 ●计算机层次结构 ●CPU性能及计算 作业P231.121.14

本章要点 ⚫ 体系结构概念 ⚫ 弗林分类法 ⚫ 计算机层次结构 ⚫ CPU 性能及计算 作业 P23 1.12 1.14

1.1现代计算机系统 ●发展经历了五次更新换代 品从器件发展而言: 电子管、继电器存储 晶体管。磁介质存储 集成电路大规模和超大规模集成电路 从结构的发展而言: 单个CPU组成的单机系统流水线机—多处理机 大规模的并行处理机

1.1 现代计算机系统 ⚫ 发展经历了五次更新换代 电子管、继电器存储 晶体管 集成电路 从结构的发展而言 : 单个CPU组成的单机系统 流水线机 大规模的并行处理机 大规模和超大规模集成电路 多处理机 磁介质存储 从器件发展而言:

品从技术的发展上而言 变址技术 中断技术微程序技术 缓冲技术共享重用技术→虚拟技术 品从语言及应用方面而言: 由汇编到高级语言从单用户到多用户,到并行处理 的语言、编译,操作系统,直到如今计算机网络、异构 系统处理等等

变址技术 中断技术 微程序技术 缓冲技术共享 重用技术 虚拟技术 从语言及应用方面而言 : 由汇编到高级语言从单用户到多用户,到并行处理 的语言、编译,操作系统,直到如今计算机网络、异构 系统处理等等 从技术的发展上而言 :

五代: 第一代:1945~1954年,电子管和继电器; 第二代:1955-1964年,晶体管和磁芯存储器; ●第三代:1965~1974年,中小规模集成电路; 第四代:1975~1990年, LSIVLSI和半导体 存储器; ●第五代:1990年至今,巨大规模集成电路

五代: ⚫ 第一代:1945~1954年,电子管和继电器; ⚫ 第二代:1955~1964年,晶体管和磁芯存储器; ⚫ 第三代:1965~1974年,中小规模集成电路; ⚫ 第四代:1975~1990年,LSI/VLSI和半导体 存储器; ⚫ 第五代:1990年至今,巨大规模集成电路

1.1.1现代计算机的构成 ●现代计算机系统结构组成的基本模式 计算问题 操作系统 算法与数 据结构 硬件结构 程序设计 高级语言 联接 应用软件 (编译,加载) 性能评价

1.1.1 现代计算机的构成 ⚫ 现代计算机系统结构组成的基本模式 程序设计 应用软件 硬 件结构 操作系统 计算问题 算法与数 据结构 高级语言 性能评价 联 接 ( 编 译,加 载 )

1.1.2计算机系统的层次结构 ●层次结构 应用软件应用语言级级 翻译(应用程序包) 虚拟机 高级语言级 5级 翻译(编译程序) 系统软件汇编语言级 4级 翻译(编译程序) 操作系统级 3级 软硬件界面 翻译(汇编程序) 物理机硬件 传统机器级 2级 解释 固件徽程序机器级1级 电子线路 0级 军轅毖衔程爆原的管理与控制程序

1.1.2 计算机系统的层次结构 ⚫ 层次结构 应 用 语 言 级 高 级 语 言 级 汇 编 语 言 级 操 作 系 统 级 传 统 机 器 级 微程序机器级 电 子 线 路 应用软件 系统软件 翻译(编译程序) 翻译(编译程序) 软硬件界面 物理机 解释 翻译(汇编程序) 虚拟机 硬件 固件 0级 1级 2级 3级 4级 5级 6级 翻译(应用程序包) 53级是高级语言的运行程序 ~图中6级为虚拟机 0级~2级为物理机 346级是操作系统中对各种资源的管理与控制程序 级是汇编语言的运行程序 级是应用语言级

12计算机系统结构 1.21计算机系统结构的基本概念 1964年,IBM公司的系统设计师阿姆达尔 ( G.M.. Amdah)在介绍IBM360机型时提出了系统结构的 概念 系统结构:从程序设计者的角度所看到的系统的属 性,即概念性结构和功能特性 计算机系统结构:指机器语言程序的设计者或是编译 程序设计者所看到的计算机系统的概念性结构与功能特性

1.2 计算机系统结构 1.2.1 计算机系统结构的基本概念 1964年,IBM公司的系统设计师阿姆达尔 (G.M.Amdahl)在介绍IBM 360机型时提出了系统结构的 概念。 系统结构:从程序设计者的角度所看到的系统的属 性,即概念性结构和功能特性。 计算机系统结构:指机器语言程序的设计者或是编译 程序设计者所看到的计算机系统的概念性结构与功能特性

应用级的程序设计者与传统机的程序设计 者所看到的计算机性能的区别 前者:用应用语言编程,所以他所看到的机器的功能是能 够识别和执行应用语言 后者:看到的是硬件设备所体现的具体功能

应用级的程序设计者与传统机的程序设计 者所看到的计算机性能的区别: 前者:用应用语言编程,所以他所看到的机器的功能是能 够识别和执行应用语言 。 后者:看到的是硬件设备所体现的具体功能

透明性 种本来存在的有差异的事物和 从某种角度上看又好像不存在的现 被称为是“透明性” 例如,高级程序员看不到各种不同类 型机器的差异性就是一个明显的例证

透明性 ⚫ 一种本来存在的有差异的事物和属性, 从某种角度上看又好像不存在的现象, 被称为是“透明性” 。 例如,高级程序员看不到各种不同类 型机器的差异性就是一个明显的例证

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