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1.1 引言 1.2 计算机系统结构的概念 1.3 定量分析技术 1.4 计算机系统结构的发展 1.5 计算机系统结构中并行性的发展 ;第一台通用电子计算机诞生于1946年 ENIAC 计算机技术的飞速发展得益于两个方面 计算机制造技术的发展 计算机系统结构的创新 计算机技术经历了4个发展过程 ;时 间;1.1 引言;1.1 引言;计算机系统＝硬件/固件＋软件 计算机语言从低级向高级发展 微程序→机器语言→汇编语言→高级语言→应用语言 高一级语言的语句相对于低一级语言来说功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。 从计算机语言的角度，把计算机系统按功能划分成 多级层次结构 每一层以一种语言为特征 ;;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2.3 计算机组成和计算机实现; 计算机组成主要研究数据和指令的组织，基本运算的算法，数据的存取、传送和加工处理，数据流和指令流的控制方式等。包括： 确定数据通路的宽度； 确定各种操作对功能部件的共享程度； 确定专用的功能部件； 确定功能部件的并行度； 设计缓冲和排队策略； 设计控制机构； 确定采用何种可靠性技术。;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;1.2 计算机系统结构的概念;(1)字串位串WSBS(Word Serial and Bit Serial) 串行计算机； m＝1,ｎ＝1；如：EDVAC(1, 1) (2)字并位串WPBS(Word Parallel and Bit Serial)：位片处理 并行计算机、MPP、相联计算机；m＝1,ｎ1； 如：MPP(1, 16384), STARAN(1, 256)，DAP (3)字串位并WSBP(Word Serial and Bit Parallel)：字片处理 传统单处理机；m 1,ｎ＝1；如：Pentium(32, 1) (4)字并位并WPBP(Word Parallel and Bit Parallel) 全并行计算机；m 1, ｎ 1；如：ASC(64, 32)， IILIAC IV(64, 64) , PEPE(32, 288)，Cmmp(16, 16) 主要缺点： 仅考虑数据并行，没有考虑指令, 任务, 作业的并行;1.2 计算机系统结构的概念;;4个定量原理： 以经常性事件为重点 对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选 择，以得到更多的总体上的改进。 优???是指分配更多的资源、达到更高的性能或 者分配更多的电能等。 ;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;例1.3：某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其它指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占的比例及CPU时钟周期数如下: 求平均CPI。;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;例1.5：如果FP操作比例为25%，FP的平均CPIFP原=4，其他指令的平均CPI其它为1.33。FPSQR操作比例为2%，而FPSQR的CPISQR原=20。 现有两种改进方案： 一是提高FP操作的速度，使其增加一倍，即CPIFP改=2； 二是提高FPSQR的速度10倍，即CPISQR改=2；试比较这两种改进的方案。 解：求出改进前后的CPI值进行比较 CPI（原）= =（4?0.25）+(1.33?0.75)=2 采取两种改进方案后的CPI:;方案1： 改进所有浮点操作指令使FP的平均CPI值提高一倍，即: CPIFP改=2 整个程序在改进后的值为： CPI(改)=(2×0.25)+(1.33×0.75)=1.5;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;性能比较;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1.3 定量分析技术;1