计算机系统结构基础：第1章概览

"该资源是计算机体系结构课程的第一章课件，主要讲解计算机系统结构的基础知识，包括课程目标、课程主线、参考教材以及本章的关键点。内容涵盖计算机的多级层次结构、系统结构的组成与实现、软硬件功能分配、性能评测、并行处理技术及其分类，并回顾了计算机的发展历程。" 在计算机体系结构的学习中，第一章通常会作为入门，介绍一系列基础知识，为后续深入学习打下坚实基础。本章重点讨论以下几个方面： 1. **计算机系统的多级层次结构**：计算机系统通常被划分为多个层次，从底层的硬件到高层的软件，每一层都为上一层提供服务。理解这一层次结构有助于我们理解系统如何运作。 2. **计算机系统结构、组成与实现**：系统结构是设计理念，定义了计算机的总体布局；组成指的是实际构建系统所需的部件；实现则是将这些设计转化为实际硬件和软件的过程。三者之间的关系是理论与实践的结合。 3. **持续性能的表示方法**：包括峰值性能、平均性能和有效性能等，用于衡量计算机系统的处理能力。 4. **阿姆达尔（Amdahl）定律**：描述了系统性能改进的极限，指出系统中任何一个部分的加速只能有限地提高整体性能。 5. **Flynn分类法**：根据指令流和数据流的组合，将计算机系统分为四类：SISD（单指令流单数据流）、SIMD（单指令流多数据流）、MISD（多指令流单数据流）和MIMD（多指令流多数据流），帮助我们理解不同的并行计算模型。 6. **软件可移植性**：探讨如何使软件能在不同系统上运行，以及面对的挑战和解决策略。 7. **计算机发展历程**：从早期的电子管、晶体管到现代的集成电路，再到大规模并行处理机和多处理机，展示了技术进步对计算机性能的提升。 通过学习这些基础知识，学生可以了解到计算机系统设计的核心原则，为后续深入学习计算机并行处理技术、流水线技术、互连网络技术以及多处理机技术等做好准备。同时，也会涉及软硬件功能分配、性能评测和定量设计原理，这些都是理解和优化系统性能的关键。此外，了解计算机系统结构的历史发展可以帮助我们理解当前技术的演进背景，以及未来可能的发展趋势。