计算机体系结构

第一章基本概念

1.1计算机体系结构的概念

计算弹道

存储器:数据和程序的存储
输入输出设备完成对人和机器的交互
基本工作过程：数据和程序完全保存在存储器中间，是我们认为存储计算机最核心的内容。
控制器负责从存储器之间取出一条条的指令，在控制器中间进行分解，产生一系列的控制信号，控制运算器从存储器之间读取数据，完成对数据的加工，并且从输入设备中间获取数据，向输出设备输出计算结果。

基本工作：对存储在存储器中的数据和程序，由控制器完成对他们的控制，实现在运算器上的运算，并完成输入设备和输出设备对数据和人之间的交互。

操作码：做什么样的工作谓语
地址码：对谁做完成的工作宾语
主语：就是运算器
指令流控制流数据流

1.1.2 计算机体系结构

程序员：汇编语言、机器语言层面的

数据表示：整数、浮点数、字符串、十进制的，那些是可以被做成数据表示的让计算机更高效的运行。
寻址规则：访问存储器的规则
寄存器：严重影响程序效率的是寄存器的使用
某个寄存器的值永远为0或者1状态寄存器、记录程序当时执行的位置-程序计数器 —>汇编语言设计或者机器语言
中断系统：外部的交互，在使用系统硬件和系统功能的时候如何完成调用过程，更好的使用系统功能调用、硬件接口
存储系统：使用寿命硬件扩展

计算机系统设计当中能被分解的最小的有意义的逻辑单元
功能部件的并行性：计算机的效率
缓冲和排队技术：平滑各个部件之间的瞬间流量的不同，部件不足带来的程序执行的等待。
预测技术：加快程序运行效率，
可靠性：多部件冗余，苛刻的环境下面会有要求比如卫星
控制机构：目前最复杂的领域

物理实体

定量分析：计算机的快速发展

40年代硬件互联
60年代每增加一条指令：硬件成本开销降低计算机的可靠性电子管，计算机的复杂性
60年代计算机性能以量加速性能如何提高计算机性能的探索
70年代 4004 微型 carry-1 计算破亿
90 处理器多核对称多处理片上多处理指令集并行
2000 多线程技术低功耗技术片上多核存在哪些问题 GPU如何进行高效运算、在流下如何进行工作
体系结构的关注点是变化的

1.1.3计算机系统中的层次问题

软硬件功能等效：对于某些功能上，软件和硬件实现的效果是一样的，但是执行的效率和成本是不同的；

哪些是使用软件实现、硬件实现。他们是如何分配的。±

低级语言：硬件系统、硬件描述

微程序机器级：一般由计算机系统设计人员

组合逻辑的电路

1.1.4系列机和兼容

硬件软件系列化，

生命力
微电子电路技术的出现是RISC和CISC出现融合

保护指令集：虚存；MMX：数字信号处理的指令系统，多媒体；