计算机体系结构基础：概念与发展

"计算机体系结构的基本概念，包括引言、体系结构的概念、发展、成本因素、定量分析技术以及并行性的增长。强调了计算机性能的提升主要得益于电路技术和体系结构技术的发展，同时介绍了计算机系统的多级层次结构，如虚拟机的概念、翻译与解释执行的区别，以及计算机体系结构的定义，特别是透明性和Amdahl提出的体系结构观点。" 计算机体系结构是理解计算机系统运作的基础，它涉及到程序员可见的计算机属性，包括概念性结构和功能特性。本课件主要探讨了以下几个关键知识点： 1. **引言**：引出计算机性能的高速发展主要源于电路技术与体系结构技术的进步，这包括微处理器的发展，使得基于微处理器的系统成为主流。 2. **计算机体系结构的概念**：计算机系统由软件、硬件和固件组成，语言发展从低级到高级，形成了多级层次结构。其中，虚拟机是由软件实现的机器，有翻译和解释两种执行方式，翻译速度快但占用空间大，解释执行则相反。 3. **计算机体系结构的层次**：从低到高分为六个层次，包括应用语言虚拟机、高级语言虚拟机、汇编语言虚拟机、操作系统虚拟机、机器语言层（传统机器级）和微程序机器级。每个层级都有其特定的属性和功能。 4. **透明性**：在计算机设计中，透明性是指某些系统组件虽然存在，但在特定视角下看起来好像不存在，这一概念有助于简化编程和系统设计。 5. **Amdahl的体系结构**：Amdahl的观点关注传统机器级的体系结构，主要关注数据表示和寻址规则，这是机器语言程序员所关心的核心属性。 6. **影响因素**：除了技术进步，成本和价格也是影响计算机体系结构发展的重要因素。同时，随着技术的发展，计算机体系结构中的并行性也在不断提升，这在高性能计算和大数据处理等领域中扮演着重要角色。 通过深入理解和掌握这些基本概念，可以更好地理解计算机如何处理信息，以及如何优化系统性能。这不仅对硬件设计者和系统架构师至关重要，也为软件开发者提供了基础理论支持。