计算机组成技术第2章节课件幻灯片.pptVIP

* * 2 . 3 计算机系统的分类 2. 3. 1 综述 依据性能的高低，可以将计算机分为超级计算机、大型计算机、中型计算机、小型计算机、工作站和微型计算机。 按照结构集成的不同方式，微型计算机分为单片机和单板机。 按设计目的不同，计算机分为专用计算机和通用计算机。 根据计算机的用途不同，计算机分为个人计算机、工业控制计算机（简称工控机）、军用计算机和嵌入式计算机 2 . 3 计算机系统的分类 2. 3. 1 综述 2. 3. 2 弗林分类法 按照指令流和数据流分别具有的多倍性，弗林将计算机分为以下4类： 单指令流单数据流SISD 单指令流多数据流SIMD 多指令流单数据流MISD 多指令流多数据流MIMD 2 . 4 电子计算机的性能评价 评价计算机系统性能的指标非常多。 与计算机主机有关的性能评价指标包括：基本字长、主存储器容量、处理速度、存储器的存取周期、处理器主频、软件兼容性等。 与计算机系统有关的性能评价指标包括：系统软件的配置、吞吐率、响应时间、辅助存储器容量、外围设备的配置、RASIS特性、可扩缩性等。 2 . 4 电子计算机的性能评价 1. 基本字长 指处理器中的算术逻辑单元所输入的操作数的二进制位数，也是处理器内部数据寄存器所包含的二进制位数。 一个字（Word）通常是由若干字节（Byte）组成的。一个字节包含8个二进制位，所以字长是8的整数倍。早期微型计算机的基本字长有8位、16位，目前主要是32位、64位。 基本字长决定了计算机中数据表示的范围与精度，所以它是评价计算机性能最重要的指标。但是字长越大，处理器的价格就越高。所以低端的数字设备或工业控制计算机仍然大量使用字长为16位、甚至8位的微处理器。 2 . 4 电子计算机的性能评价 2. 主存储器容量 用主存储器的存储单元个数乘以存储单元宽度来表示，如1024?16表示主存储器有1024个单元，每个单元的宽度是16位。计算机系统主存储器的最大存储单元个数取决于处理器地址总线的线数（宽度）。 目前微型计算机都以字节作为最小编址单位,所以主存储器容量的单位用B(字节)表示。在表示存储单元个数时，为了简便起见，将1024(210)记为1K，1024K(220)记为1M，1024M(230)记为1G，1024G(240)记为1T。微型计算机的主存储器容量一般从几十MB到上百MB，超级计算机的主存储器容量可达上百GB. 2 . 4 电子计算机的性能评价 3. 处理速度 是用户最关心的性能指标。目前常用的指标有：百万条指令每秒MIPS（Million Instructions Per Second）、百万次浮点操作次数每秒MFLOPS（Million FLOating Point operation per Second）和每条指令的平均时钟周期（Cycles Per Instruction，CPI）。 MIPS源于Gibson提出的以指令的平均执行时间来评价处理器性能。指令的平均执行时间就是不同指令执行时间的某种加权平均。最常用的权就是指令的使用频率。 指令平均执行时间的倒数就是每秒平均执行的指令条数（以MIPS为单位）。 2 . 4 电子计算机的性能评价 3. 处理速度 对用户来说，虽然MIPS比较直观，但存在如下缺陷： （1）MIPS只关注指令的条数，没有考虑指令功能的强弱。用MIPS比较指令集不同的机器时，其结果不能反映真实情况。 （2）由于不同程序包含的指令不同，不同指令的执行时间不同，所以在同一台计算机上运行不同程序时，测得的MIPS指标可能不同。 （3）大型计算机或向量计算机上常用的是较复杂的浮点指令，所以如果单纯比较MIPS，这些大型计算机或向量计算机的性能在表面上甚至比不上以定点数运算为主的小型机或个人计算机 2 . 4 电子计算机的性能评价 3. 处理速度 CPI = 一个程序的CPU时钟周期数/该程序的指令条数 CPI（平均时间周期）是一个衡量计算机组成设计优劣、计算机性能高低的有效指标，当今微处理器的CPI普遍小于1。 以上指标都是针对计算机的综合性能而制定的。在用户决定购买或使用哪种机器最适合他们的应用需求时，往往是运行一些具有代表性的典型应用程序来做出判断，这样的典型应用程序被为“基准程序(Benchmark)”。 2 . 5 电子计算机的特点与发展趋势 2. 5. 1 电子计算机的特点 2. 5. 2 电子计算机发展的动力 2. 5. 3电子计算机的发展趋势 请同学