一、引言
1.1 计算机体系结构的研究内容
1.1.1 一以贯之
通用计算机系统的结构层次
1.1.2 什么是计算机
1.1.3 计算机的基本组成
计算机由存储器、 运算器、 控制器、 输入设备、 输出设备五部分组成, 其中运算器和控制器合称为中央处理器( Central Processing Processor, 简称CPU) 或处理器;
存储器是按地址访问的线性编址的一维结构, 每个单元的位数固定。指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中;
控制器从存储器中取出指令并根据指令要求发出控制信号控制计算机的操作。 控制器中的程序计数器指明要执行的指令所在的存储单元地址。 程序计数器一般按顺序递增, 但可按指令要求而改变;
以运算器为中心, 输入输出( Input/Output, 简称IO) 设备与存储器之间的数据传送都经过运算器 。
1.2 衡量计算机的指标
1.2.1 性能
MIPS(Million Instructions Per Second):单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写,每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。像是一个Intel80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令,即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。
e.g.
对下图方框内容的理解可参见链接:
https://www.zhihu.com/question/365639711/answers/updated
https://jingyan.baidu.com/article/76a7e4091ab992fc3b6e1519.html
1.2.2 价格
1.2.3 功耗
1.3 计算机体系结构的发展
1.3.1 摩尔定律和工艺的发展
1.3.2 计算机应用和体系结构
1.3.3 计算机体系结构发展
1.3.3.1 复杂度障碍
1.3.3.2 主频障碍
1.3.3.3 功耗障碍
1.3.3.4 带宽障碍
1.4 计算机体系结构的设计原则
1.4.1 平衡性
1.4.2 局部性
1.4.3 并行性
1.4.4 虚拟化