计算机组成原理：交叉方式与层次结构解析

"交叉方式-华工计算机组成复习PPT（上）" 这篇PPT主要介绍了计算机组成原理中的交叉方式，以及计算机系统的层次结构。交叉方式是一种存储器组织形式，通常用于多模块存储系统，特别是在高性能计算和大型系统中。在交叉方式下，存储单元按照特定的规律分布在不同的模块中，以提高存取速度。 模m交叉编址方法适用于m=2^n的情况，其中n是一个正整数。存储地址AMj的计算公式为AMj = m × i + j，这里的i是单模块的单元顺序号，j是模块的编号。这种布局使得连续的存储单元依次分布在相邻的模块内。例如，在提供的示例中，地址从AR0到AR3分别对应于模块M0到M3的不同位置，每个模块包含4个连续的存储单元。 交叉方式的主要优点在于它可以利用硬件冗余来换取更高的访问速度。由于数据不是集中在单一模块中，而是分散在多个模块之间，因此可以实现并行访问，从而提高整体的存储效率和系统性能。在给出的内存地址图中，我们可以看到地址从低到高是如何在不同模块间跳跃的，这种分布有助于实现更高效的地址映射和数据传输。 此外，PPT还详细介绍了计算机系统的层次结构，从硬件层面的数字逻辑层、微体系结构层到指令系统层，再到软件层面的汇编语言层、操作系统层、高级语言层等。每一层都解决了不同的问题，从最底层的数字逻辑如何处理和传输信息，到最顶层的高级语言如何被编译和执行。计算机体系结构定义了机器程序员看到的接口，即硬件和软件之间的界限。计算机组成则关注这个接口的逻辑实现，包括数据流和控制流的组织，部件的功能以及它们的连接方式。而计算机实现则涉及到具体的物理构造，如处理机、主存的制造工艺，以及冷却、电源等实际硬件实施细节。 冯·诺依曼计算机体系结构是现代计算机的基础，它以存储程序的方式运行，指令按顺序执行，并使用一维线性存储器。随着时间的推移，冯·诺依曼模型逐渐发展，通过并行处理、多核架构等方式提高了性能，从以运算器为中心转变为以存储器为中心，从而优化了系统结构并提升了处理能力。