解析计算机系统结构:层次模型、虚拟化与透明性详解
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更新于2024-07-23
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计算机系统结构是一门重要的课程,涵盖了高等教育出版社出版的教材《计算机系统结构》(作者:张晨曦、王志英等)的核心内容。本课程围绕计算机体系的多层次结构展开,强调理解从底层硬件到高层软件的交互作用。
1. **层次结构**:
- 计算机系统被划分为多个层次,从低到高分别是:微程序机器级、传统机器语言机器级、汇编语言机器级、高级语言机器级和应用语言机器级。这些层次之间的关系是逐级抽象,每层都使用不同级别的语言来表达,体现了系统的透明性。
2. **虚拟机**:
虚拟机是一种软件模拟的机器,它通过翻译机制将高一级的程序转换为低级机器可执行的形式,实现了不同语言间的跨级执行。这个过程确保了程序的通用性和可移植性。
3. **计算机系统结构**:
- 是程序员观察到的计算机概念性和功能特性,它提供了一个抽象的视角,使得复杂硬件不易察觉,体现了系统的透明性。
4. **计算机组成与实现**:
- 包括数据流和控制流的设计,物理机器组件如处理器、内存等的构造,以及电路集成、模块化设计等技术细节。
5. **系统加速比**:
- 描述了对系统某一组件优化后整体性能提升的倍数,强调了局部改进对全局性能的影响。
6. **Amdahl定律**:
- 这一定律指出,即便对系统的一部分进行优化,如果这部分时间占比有限,整个系统的性能提升也将受到限制。
7. **程序局部性原理**:
- 时间局部性和空间局部性是程序执行中地址访问模式的特点,即数据倾向于连续访问,而非随机分布。
8. **CPI**(Clock Cycles per Instruction):
- 指平均每条指令执行所需的平均时钟周期数,衡量处理器效率的重要指标。
9. **测试程序套件**:
- 用于评估计算机在各种性能方面的工具,由不同应用程序组成,可以全面测试机器的功能。
10. **存储程序计算机(冯·诺依曼结构)**:
- 以指令驱动为核心,程序预先存储在内存中,计算机按程序顺序执行,具有自动执行功能。
11. **系列机**:
- 同一制造商生产的一系列相似结构但配置各异的计算机,体现标准化和兼容性的特点。
12. **软件兼容性**:
- 软件可以在不同计算机平台上运行,只需适当地适应硬件差异,包括向上兼容和向下兼容的概念。
学习《计算机系统结构》课程涉及理解计算机架构的细节、软件与硬件的交互、性能优化原则和兼容性策略等多个方面,这对于深入理解现代信息技术体系至关重要。
2009-11-18 上传
2010-01-01 上传
2023-07-17 上传
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