全国计算机等级考试四级复习纲要七[1]

第七章考试要点。建筑的基本概念

(一)建筑的定义

1.1的定义。阿姆达尔

1964年，G.M .阿姆达尔(Amdahl)在介绍IBM360系统时指出:计算机体系结构是从程序员的角度看到的计算机属性，即程序员要想能够写出能在机器上正确运行的程序，必须知道的概念结构和功能特征。这是早期对建筑的定义。从那以后，计算机体系结构这个词被广泛使用。

2.2的定义。迈尔斯

1982年，G.J.Myers在其著作《计算机体系结构的进展》中定义了计算机系统的若干层，每一层都提供一定的功能来支持其上一层，并将不同层之间的接口定义为某种类型的体系结构。Myers的定义发展了Amdahl概念结构的思想，明确了传统架构是指硬件和软件之间的接口，即指令集架构。根据这个层次模型，我们可以进一步引入虚拟机的概念。例如，系统虚拟机将操作系统提供的命令和函数调用作为其机器语言。再比如，高级语言虚拟机以一种高级语言作为其机器语言。从这个角度来说，说“BASIC是电脑”也不无道理。从Myers的定义可以看出，计算机系统组织包括各种体系结构，因此指令集合体系结构成为计算机系统组织的子集。

3.3的定义。贝尔

1984年，J.L.Baer在一篇题为《计算机体系结构》的文章中，给出了更广泛的定义:体系结构由结构、组织、实现和性能四个基本方面组成。其中，结构是指计算机系统各种硬件的互连；指各种组件的动态联系和管理；指完成每个模块的组装设计；性能是指计算机系统的行为。这个定义发展了阿姆达尔的功能特征思想。显然，这里的计算机系统组织已经成为架构的子集。资料来源:www.examda.com

4.我们的观点

目前国内流行的建筑学教材大多采用迈尔斯的说法。因此，计算机体系结构、计算机组织和计算机实现之间的关系通常是有区别的:

(1)计算机体系结构是指计算机的概念结构和功能属性。

(2)计算机组织是指计算机体系结构的逻辑实现，包括机器中数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。我们通常称之为计算机组成原理。

(3)计算机实现是指计算机组织的物理实现。

(二)建筑的传承与发展

1.传统建筑的形成

阿姆达尔在1964年宣布IBM360系统的时候，也就是他提出前述架构定义的时候，也提出了采用串行计算机的想法。PC系列的出现被认为是计算机发展的一个重要里程碑。采用串行计算机的思想后，硬件技术的快速发展与软件环境相对稳定的要求之间的矛盾得到了很好的解决。这就要求串行计算机的体系结构长期保持基本不变。其中，最重要的是确定其指令体系、数据表示等概念结构。

2.IBM对架构继承的贡献

IBM系列计算机的出现对架构继承的形成产生了很大的影响。

(1)IBM第一代计算机1953年4月7日，IBM的IBM701大型科学计算机问世。

(2)IBM第二代计算机1958年，IBM推出了其第二代主流产品7000系列晶体管计算机。

(3)IBM的第三代计算机1961年，IBM公司提出了“360系统计划”。60系的主要贡献是:确立了架构的概念。1971年，IBM推出370系统取代360系统。它继承了360的架构，进一步实现了“微码决策”。1977年，IBM推出了3030系列，继承了370系统的架构，并进一步实现了“微码决策”，大大提高了多虚拟内存操作系统的MVS/SE，增强了其安全性和保密性，使兼容厂商难以复制。

(4)IBM的第四代计算机1979年，IBM推出了4300系列和3080系列，1985年又推出了3090系列。90年代推出IBM9000系列。
3。冯？诺曼结构的特点

冯？冯·诺依曼计算机的特点概括如下:

(1)使用单个处理单元来完成计算、存储和通信。

(2)使用线性定长存储单元存储程序，不区分指令和数据。

(3)直接寻址存储空之间的单元。

(4)使用二进制机器语言，其指令完成基本操作码的简单运算。

(5)控制集中计算的顺序。

4.普林斯顿结构和哈佛结构

有人放了冯？诺依曼结构被称为王子结构。对面的结构叫哈佛建筑。哈佛架构的主要特点是指令和数据分开存储。今天我们所说的哈佛架构主要是指单个主存，带有两个独立的指令缓存和数据缓存。资料来源:www.examda.com

5.非冯？诺依曼结构的发展

冯结构在为计算机的发展铺平道路的同时，也因“集中顺序控制”成为性能提升的瓶颈。所以，计算机科学家们还在不断地探索各种非冯？具有诺曼结构的计算机。比如只有函数式编程语言计算机和数据流计算机。诺依曼结构。

(三)建筑分类

1.根据处理器数量进行宏观分类

(1)单处理系统(Uni-processing system)单处理系统(Uni-processing system)是将一个处理单元与其他外部设备结合起来实现存储、计算、通信、输入输出等功能的系统。

(2)并行处理和多处理系统并行处理和多处理系统是为了共同解决一个大的问题，为了在问题解决过程中充分发挥处理的并行性，使用两个以上的处理器相互连接和通信的计算机系统。

(3)分布式处理系统(distributed processing system)是指物理上远程、松散耦合的多计算机系统。其中，物理距离意味着通信时间与处理时间相比不可忽略，通信线上的数据传输速率比处理器内部总线上的慢很多，这就是松耦合的意义。

2.显微镜下根据平行度分类。

(1)Flynn的分类法1966年，M.J.Flynn提出了根据指令流和数据流的数量进行分类的方法。首先，他定义:指令流是由机器执行的指令序列；数据流是由指令调用的数据序列。然后，他将计算机系统分为四类。