计算机系统结构：器件进步与技术影响

"该资源是一份关于系统结构的PPT，着重探讨了器件发展对计算机系统结构的影响。从1955年的IBM704到现代的PentiumIII和Alpha处理器，展示了器件速度和处理机主频的历史演变，以及这如何影响指令执行时间。随着技术的进步，器件速度提升逐渐放缓，而系统结构和组成技术的重要性愈发凸显。PPT内容涵盖了从基本概念到各种处理机类型的广泛主题，包括指令系统、存储系统、输入输出系统、标量处理机、向量处理机、互连网络、并行处理机和多处理机等。此外，还讨论了计算机系统结构的定义、设计技术、评价标准以及发展历程。" 详细说明: 1. **计算机系统结构的定义**: Amdahl在1964年提出的定义强调，系统结构是指程序员所看到的计算机系统的概念性结构和功能特性，包括汇编语言、机器语言、编译程序、操作系统等，这些都是编写程序所必须了解的内容。 2. **器件速度与处理机主频**: 随着时间的推移，从IBM704的12us到PentiumIII和Alpha的1.2ns，处理机主频有了显著提升，但器件速度的提高速度逐渐放缓，这表明硬件的物理限制正在显现。 3. **指令执行时间**: 虽然器件速度的提升速度减慢，但通过系统结构和组成技术的改进，指令执行速度的提高基本保持稳定，遵循摩尔定律。 4. **计算机系统结构的层次结构**: 计算机系统可以分为多个层次，从硬件层（第0级）到应用层（第6级），每一层都有其特定的功能和实现方式，其中第0级和第1级是硬件实现，第2级到第6级由软件实现，包括虚拟机的概念。 5. **虚拟机**: 虚拟机是一种软件实现的机器，它可以模拟不同级别的计算机系统，如机器语言、操作系统、高级语言等，使得不同层次的程序员和用户可以在同一平台上工作。 6. **系统设计技术**: 这包括逻辑线路、硬联逻辑、操作时序、系统原语等，这些技术是构建和优化计算机系统结构的关键。 7. **系统评价标准**: 评价计算机性能的标准可能包括处理速度、内存容量、I/O吞吐量、能效比等，这些因素直接影响系统效率和适用性。 8. **处理机类型**: PPT涵盖了从标量处理机到向量处理机、并行处理机和多处理机，这些不同类型的处理机各有优缺点，适用于不同的计算任务和环境。 通过深入理解这些知识点，我们可以更好地把握计算机系统结构的发展趋势，预测未来的挑战，并设计出更高效、更适应需求的计算机系统。