计算机系统结构学习笔记
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计算机原理基础知识点知乎计算机原理是计算机科学与技术的基础,是计算机专业学生必须掌握的知识点。
本文将探讨计算机原理的基础知识点。
一、计算机硬件基础知识1.计算机的组成:计算机由CPU、内存、输入输出设备等构成。
2.计算机的运行过程:计算机的运行过程包括取指阶段、译码阶段、执行阶段和写回阶段。
3.计算机的存储器分类:计算机的存储器包括RAM和ROM,其中RAM又分为静态RAM和动态RAM。
二、计算机系统基础知识1.操作系统的功能:操作系统的主要功能包括管理计算机硬件资源、提供用户接口和控制程序执行等。
2.进程的概念:进程是计算机中正在运行的程序的实例,它包含程序代码、数据和程序计数器等。
3.进程的状态转换:进程的状态包括就绪状态、运行状态和阻塞状态,进程在这些状态之间进行转换。
三、计算机网络基础知识1.计算机网络的分类:计算机网络按照规模可以分为局域网、城域网和广域网,按照协议可以分为TCP/IP和OSI。
2.互联网的原理:互联网的原理是基于TCP/IP协议的分组交换技术,采用路由器进行数据转发。
3.网络安全的基本概念:网络安全的基本概念包括认证、授权、加密和防火墙等。
四、计算机编程基础知识1.程序的基本结构:程序的基本结构包括变量、常量、表达式、语句和函数等。
2.控制结构:控制结构包括顺序结构、选择结构和循环结构等。
3.数据结构:数据结构包括数组、链表、栈和队列等。
五、计算机组成原理基础知识1.数字逻辑电路:数字逻辑电路是计算机中最基本的电路,包括与门、或门、非门和异或门等。
2.存储器的结构:存储器的结构包括RAM和ROM,其中RAM又分为静态RAM和动态RAM。
3.指令系统的设计:指令系统的设计包括指令格式、地址寻址方式和指令流水线等。
总结起来,计算机原理基础知识点包括计算机硬件基础知识、计算机系统基础知识、计算机网络基础知识、计算机编程基础知识和计算机组成原理基础知识等。
掌握这些基础知识对于计算机专业学生来说十分重要,可以为后续的学习和工作打下坚实的基础。
------------- ——第一章 --------- ——-------操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充,其主要作用是管理好这些设备。
操作系统的目标与应用环境有关。
操作系统的目标:1. 方便性 2. 有效性:提高系统资源的利用率,系统的吞吐量 3. 可扩充性4. 开放性:系统能遵循世界标准规范。
操作系统是一组能有效地组织和管理计算机硬件和软件资源,合理地堆各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。
OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是:OS处于用户与计算机硬件系统之间,用户通过OS来使用计算机系统。
或者说,用户在OS帮助下能够方便、快捷、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。
OS是铺设在计算机硬件上的多层软件的集合,它们不仅增强了系统的功能,还隐藏了对硬件操作的具体细节,实现了对计算机硬件操作的多个层次的抽象模型。
用户通过命令方式,系统调用方式,图标-窗口方式来实现与操作系统的通信。
处理机管理是用于分配和控制处理机。
主要功能:创建和撤销进程,对诸进程的运行进行协调,实现进程之间的信息交换,以及按照一定的算法把处理机分配给进程。
进程控制。
进程同步:主要任务是为多个进程(含线程)的运行进行协调,进程互斥式,进程同步式。
进程通信:任务是实现相互合作进程之间的信息交换。
存储器管理主要负责内存的分配和回收。
主要任务:为多道程序的运行提高良好的环境,提高存储器的利用率,方便用户使用,并能从逻辑上扩充内容。
功能:内存分配:主要任务是:(1) 为每道程序分配内存空间,使它们“各得其所”。
(2) 提高存储器的利用率,尽量减少不可用的内存空间( 碎片)。
(3) 允许正在运行的程序申请附加的内存空间,以适应程序和数据动态增长的需要。
(静态分配方式:固定内存大小位置,动态分配方式) 内存保护:主要任务是:①确保每道用户程序都仅在自己的内存空间内运行,彼此互不干扰。
②绝不允许用户程序访问操作系统的程序和数据,也不允许用户程序转移到非共享的其它用户程序中去执行。
蒋炎岩笔记计算机系统基础
(原创实用版)
目录
1.蒋炎岩的笔记概述
2.计算机系统基础的内容概述
3.计算机系统基础的重要性
4.如何学习和理解计算机系统基础
正文
1.蒋炎岩的笔记概述
蒋炎岩是一位热衷于计算机科学的专业人士,他的笔记涵盖了计算机科学领域的各个方面。
在这些笔记中,他详细地阐述了计算机系统基础的相关知识,为我们更好地理解和学习计算机系统基础提供了宝贵的参考资料。
2.计算机系统基础的内容概述
计算机系统基础是计算机科学的基础课程,它主要涉及计算机硬件、操作系统、计算机网络和数据结构等方面的知识。
学习计算机系统基础,可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理,为后续深入学习计算机科学相关课程打下坚实的基础。
3.计算机系统基础的重要性
计算机系统基础的重要性不言而喻。
在当今信息时代,计算机技术已经渗透到了各个领域,学习计算机系统基础可以帮助我们更好地应对工作中和生活中遇到的各种计算机问题。
此外,对于想要在计算机科学领域深造的人来说,掌握计算机系统基础是必不可少的。
4.如何学习和理解计算机系统基础
要想学习和理解计算机系统基础,首先要具备一定的数学基础,例如离散数学、线性代数等。
其次,要通过阅读教材和参考资料,系统地学习计算机系统基础的各个知识点。
此外,多做练习题和实际操作,将理论知识应用于实践,也是提高计算机系统基础能力的有效途径。
总之,蒋炎岩的笔记为我们提供了学习计算机系统基础的宝贵资源。
计算机系统基础作为计算机科学的基础课程,对于我们掌握计算机技术具有重要意义。
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主 题题: 《操作系统原理》学习笔记内 容容:《操作系统原理操作系统原理》》学习笔记学习笔记三三————存储管理存储管理存储管理主存储器又称为内存储器,它是处理机可以直接访问的存储器。
主存速度快,但容量有限。
存储管理主要是对主存的管理,同时也涉及到主存和外存交换信息。
一、存储管理的目的与功能计算机的系统结构是以内存储器为中心。
受系统地址总线的限制,内存空间并不能做的很大。
16位地址总线,内存最大64KB 。
32位地址总线,内存最大4GB 。
在多道系统中,多个用户作业要同时使用有限的内存空间。
内存储器成为系统的“瓶颈”资源。
如何充分利用和有效管理内存空间,是操作系统必须完成的主要任务。
在多道系统中,存储管理的目的是为系统中并发运行的多道作业提供相互独立的存储空间,并为用户使用存储器提供方便。
主存储器的存储空间分为两个部分:系统区:用于存放操作系统的程序和数据。
用户区:存放系统应用程序和用户的程序和数据。
存储管理主要是对用户区的存储空间进行管理。
操作系统中存储管理的功能主要有五个方面:存储分配。
为进入系统的多个作业合理地分配存储空间每个作业的程序及其数据存放在内存空间的什么区域。
使用连续的内存区域,还是把它分成若干块来占用不连续的存储空间。
合理组织作业占用的空间,以达到既便于程序运行时存取信息,又能够最大限度地减小空间的浪费,使内存空间得到充分的利用地址变换。
用户作业调入内存空间时所处的位置是根据内存空间当时的状况决定的。
一般情况下,同一个程序在每次调入内存时所占用的位置是完全不同的。
为了保证程序在使用内存的不同区域时仍能正确地执行,必须把在程序执行时要访问的存储单元的位置,由用户在编制程序时所定的地址变换成它们在内存的实际地址。
地址变换又称为地址重定位。
存储保护。
在整个内存空间中既存放着系统的程序和数据,又有多个用户的程序和数据。
保证系统的程序和数据不被用户非法访问和破坏。
保证每一个用户信息的安全。
计算机基础知识点归纳计算机基础知识点是构建计算机科学理论体系的基石,它们涵盖了硬件、软件、网络和编程等多个方面。
以下是对计算机基础知识点的归纳:1. 计算机硬件组成:计算机硬件是计算机系统的物质基础,包括中央处理器(CPU)、内存(RAM)、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、显卡(GPU)、主板、电源供应器(PSU)、输入输出设备(如键盘、鼠标、显示器等)。
2. 计算机软件分类:软件可以分为系统软件和应用软件。
系统软件如操作系统(OS),它负责管理计算机硬件资源和提供用户界面;应用软件则是为了完成特定任务而设计的程序,如文字处理软件、图像编辑软件等。
3. 操作系统原理:操作系统是计算机系统中最重要的系统软件,它控制和管理计算机硬件资源,提供用户界面,支持应用程序运行。
常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。
4. 计算机网络基础:计算机网络是指将多个计算机设备通过通信线路连接起来,实现数据交换和资源共享的系统。
网络基础包括网络拓扑结构、网络协议、IP地址、DNS服务、路由器和交换机等。
5. 数据结构与算法:数据结构是计算机存储、组织数据的方式,如数组、链表、栈、队列、树、图等。
算法是解决特定问题的一系列步骤,算法的效率直接影响程序的性能。
6. 编程语言:编程语言是人与计算机之间交流的桥梁,不同的编程语言有不同的语法和特性。
常见的编程语言包括C、C++、Java、Python、JavaScript等。
7. 数据库管理系统:数据库管理系统(DBMS)是用于创建和管理数据库的软件。
数据库是按照一定格式存储数据的集合,它支持数据的增删改查操作。
常见的数据库管理系统有MySQL、Oracle、SQL Server 等。
8. 信息安全:信息安全涉及到保护计算机系统和数据免受未授权访问、破坏或泄露的技术和过程。
信息安全包括密码学、防火墙、入侵检测系统、安全协议等。
9. 计算机组成原理:计算机组成原理是研究计算机硬件如何实现指令集和数据存储的基础理论。
主 题题: 《操作系统原理》学习笔记 内 容容:《操作系统原理操作系统原理》》学习笔记学习笔记二二————进程管理进程管理进程管理处理机是计算机系统的核心资源。
操作系统的功能之一就是处理机管理。
计算机系统的效率主要是由处理机决定的。
处理机管理是整个操作系统的核心。
现代计算机系统多数是多道系统,且为单处理机系统。
处理机要同时运行多个作业的程序。
合理有效地管理和分配处理机资源,是操作系统的一个十分重要的任务。
处理机管理就是按照一定策略对处理机进行合理调配、以满足用户作业运行的需要。
为了准确地描述系统内多个作业的运行情况,以及对系统资源的管理和分配的情况,在现代计算机系统中都采用进程的概念。
现代计算机系统都是以进程作为分配资源和独立运行的基本单位。
所以处理机管理实质上是进程管理。
一、进程的基本概念进程的基本概念进程是操作系统中最重要的、最基本的概念。
对操作系统的设计和研究都是以进程作为出发点。
进程的概念是从程序中产生的,但它与程序有着本质的不同。
1、程序的顺序执行程序是“一组有序的操作序列”。
“操作”:机器指令、高级语言中的语句。
“有序”:操作必须按照严格的先后次序进行,必须在前一个操作完成后, 才能执行下一个操作。
一个复杂的程序也可以分为若干个程序段,各个程序段也是依照一定的次序逐个执行。
程序本身具有的顺序执行的特点。
在单道系统中程序执行时,具有顺序执行的特点,所以又把单道系统中的程序称为顺序程序。
顺序程序具有如下特性: 顺序性、程序运行时处理机必须严格按照程序所规定的顺序执行有关操作。
可再现性、如果程序在不同的时间重复执行,只要执行时的初始条件相同,程序运行结果必然相同。
封闭性、程序在运行时独占全部系统资源,这些资源的状态只由程序本身确定,只有该程序的操作才能改变资源的状态。
所以,程序在执行过程中不会受到外界因素的影响。
与时间无关性。
程序的运行结果与它执行的速度无关。
2、程序的并发执行由于通道技术和中断技术的不断完善,计算机系统出现了处理机与外部设备的并行工作方式,使得处理机可以同时运行多个用户的程序。
计算机组成与体系结构知识点1.总线和输入输出系统:1.总线总线是构成计算机系统的互连机构,是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
借助于总线连接,计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换,并在争用资源的基础上进行工作。
2.总线特性总线特性包括:物理特性:描述总线的物理连接方式(电缆式、主板式、背板式);功能特性:描述总线中每一根线的功能;电气特性:定义每一根线上信号的传递方向、传递方式(单端方式或差分方式等),以及有效电平范围;时间特性:定义了总线上各信号的时序关系。
3.总线标准化为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用,就需要进行系统总线的标准化工作,总线的标准化有利于系统的可扩展性。
标准化工作一般由国际标准化组织负责进行定义或推荐,从总线特性上进行规范,标准化总线种类繁多,例:ISA总线、PCI总线、Futurebus+总线等。
4. 总线带宽总线带宽是衡量总线性能的重要指标,定义了总线本身所能达到的最高传输速率(但实际带宽会受到限制),单位:兆字节每秒(MB/s)。
5.接口接口是连接两个部件的逻辑电路,适配器就是一种典型的接口。
计算机接口的主要功能是:实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步,并完成计算机与和外设之间的所有数据传送和控制。
接口的作用可归纳为:(1)实现数据缓冲,使主机与外设在工作速度上达到匹配;(2)实现数据格式的转换;(3)提供外设和接口的状态;(4)实现主机与外设之间的通讯联络控制。
6.设置接口的必要性由于I/O设备在结构和工作原理上与主机有很大的差异,主要为:(1)传送速度的匹配问题;(2)时序的配合问题;(3)信息表示格式上的一致性问题;(4)信息类型及信号电平匹配问题。
为了协调这些差异,需加入接口电路,接口在这里起一个转换器的作用。
7.接口的典型功能接口通常具有:控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断功能。
8.设备编址方法统一编址:将I/O设备与内存统一编址,占有同一个地址空间。
主题:《计算机应用基础》学习笔记内容:《计算机应用基础》学习笔记二─Windows操作系统及其应用一、Windows基本知识操作系统 (operating system,缩写OS)是控制和管理计算机硬件和软件资源, 合理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的程序集合。
Windows操作系统是微软公司开发的多任务操作系统。
1、Windows桌面(1)桌面图标:包括:系统图标(指“计算机”、“网络”、“回收站”、“控制面板”等系统自带的图标;快捷方式图标、文件/文件夹图标。
首次启动Windows 时,在桌面上至少看到的一个图标是“回收站”图标。
桌面上的两个主要图标:①“计算机”图标:该图标是用户访问计算机的一个入口,双击此图标实际是打开资源管理器,查看计算机中的资源情况并可访问某个资源。
②“回收站”图标:“回收站”是硬盘中的特殊文件夹。
(2)快捷菜单:利用快捷菜单可以对桌面上的图标进行排列、删除。
还可以使用Windows中包含的“小工具”。
(3)“开始”按钮:单击“开始”按钮打开开始菜单。
(4)任务栏:位于桌面底部,包括:“开始”按钮、快速启动区(放置常用程序的快捷方式图标)、系统通知区(显示时钟、音量及一些告知的特定程序和计算机设置状态的图标)。
2、文件、文件夹、逻辑盘、路径(1)文件是存放在外存上的信息集合,是操作系统用来管理外存上信息的基本单位。
文件名由文件(主)名和扩展名组成。
两者之间“.”隔开。
扩展名通常由1~4个字符组成,一般用来表明文件的类型。
文件名最多包含255个字符,其中不能包含/、\、*、:、?、″、<、>、|等符号。
(2)文件夹也称文件目录。
其中可以包括多个文件和文件夹(子文件夹)。
(3)逻辑盘是对一块硬盘的分区,用盘符标识。
如C:、D:、E:等。
(4)文件路径是描述文件位置的标识,是操作系统寻找外存上的文件时所经历的线路。
文件路径由盘符、反斜线“\”、文件夹组成,3、Windows的窗口、菜单和剪贴板(1)Windows窗口分为文件夹窗口、应用程序窗口等多种形式。
大一计算机知识点归纳总结在大一学习计算机科学与技术专业的过程中,我们接触到了众多的计算机知识点。
这些知识点涵盖了计算机的基本原理、数据结构、算法设计、编程语言等多个方面。
下面将对大一计算机知识点进行归纳总结。
一、计算机基本原理1. 二进制与十进制转换:计算机中数字的存储和处理都采用二进制,了解二进制与十进制之间的转换方法十分重要。
2. 计算机硬件组成:主要由中央处理器(CPU)、内存、硬盘、显示器等组成,理解各个硬件的功能和相互之间的作用。
3. 计算机操作系统:学习计算机的基础操作系统知识,如Windows、Linux等,了解操作系统的作用和功能。
二、数据结构与算法1. 线性表:包括数组、链表、栈和队列等。
掌握它们的特点、基本操作和应用场景。
2. 树结构:了解二叉树、平衡二叉树、堆和哈夫曼树等树结构,熟悉它们的构建和遍历方式。
3. 图结构:了解图的表示方法和基本操作,学习图的遍历算法,如深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)。
4. 排序算法:学习常见的排序算法,如冒泡排序、快速排序、归并排序和堆排序等,理解它们的原理和时间复杂度。
三、常用编程语言1. C语言:学习C语言的基本语法和数据类型,能够编写简单的程序。
2. Python语言:了解Python的特点和基本语法,学习Python的控制流、函数、模块等概念。
四、网络基础知识1. 网络协议:熟悉TCP/IP协议族的基本原理和各层的功能,了解HTTP、FTP等常用的应用层协议。
2. IP地址和子网掩码:掌握IP地址和子网掩码的计算和设置方法。
3. 网络传输技术:了解以太网、无线局域网、网络拓扑结构等基本概念和技术。
五、数据库基础知识1. 数据库概念:了解数据库的基本概念和分类,如关系型数据库和非关系型数据库。
2. SQL语言:学习结构化查询语言(SQL),掌握基本的查询、插入、更新和删除等操作。
六、计算机安全与隐私保护1. 网络安全:了解常见的网络攻击方式和安全防护策略,学习常用的加密算法和数字签名技术。
第一章计算机系统结构的基本概念1..1计算机系统的多级层次结构1..由高到低分6级虚拟机器:●M5:应用语言级。
经应用程序包翻译成高级语言程序;●M4:高级语言级。
经编译程序翻译成汇编语言..中间语言程序..机器语言程序。
●M3:汇编语言级。
经汇编程序翻译成机器语言程序。
●M2:操作系统级。
用机器语言程序解释作业控制语句。
实际机器:●M1:传统机器语言级。
用微指令解释机器指令。
●M0:微程序级。
由硬件直接执行微指令。
2..机器——被定义为能存储和执行相应语言程序和数据结构的集合体。
3..翻译——是先用转换程序将高一级的机器级的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序,然后再在低一级机器级上实现的技术。
4..解释——在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能,通过高级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。
5..虚拟机器不一定由软件实现,有些操作也可以用软硬件或硬件实现。
6..软件和硬件在逻辑功能上是等效的,只是性能..价格..实现的难易程序不同。
在满足应用的前提下,主要是看能否充分利用硬..器件技术的进展,使系统有较高的性价比。
因此,采用何种方式实现,就从系统的效率..速度..造价..资源状况等多方面考虑,对软件..硬件..固件取舍进行综合平衡。
7..计算机看成层次结构推动了计算机系统结构的发展:可以重新调整软..硬件比例,充分利用更多..更好的硬件支持,改变硬..器件迅速发展而软件日益复杂..开销过大的状况;可以将各虚拟机用真正的实处理机代替,摆脱各级功能都在同一台实机器上实现的状况,发展多处理机..分布处理..计算机网;可以在一台宿主机上模拟或仿真另一台机器,推动自虚拟机..多种操作系统共行等技术的应用,从而促进软件移植..计算机性能评价..计算机设计自动化等的发展。
1..2计算机系统结构..组成与实现1..系统结构——是对计算机系统中各级界面的划分..定义及其上下功能的分配。
2..透明——客观存在事物或属性从某个角度看不到,称对他透明。
3..计算机系统结构(计算机体系统结构)——它只是系统结构中的一部分,指的是传统机器级的系统结构。
其界面之上包括操作系统..汇编语言..高级语言级和应用语言级中所有软件功能,界面之下包括所有硬件和固件的功能。
因此,它是软件和硬件的交界面,是机器语言..汇编语言程序..编译程序设计者看到的机器物理系统抽象。
计算机系统结构研究的是软..硬件之间的功能划分以及对传统机器级界面的确定,提供机器语言..汇编语言..编译程序程序设计者为使其设计的系统能在机器上正确运行应看到和遵守的计算机属性。
4..机器级内部的数据流..控制流的组成,逻辑设计和器件设计等都不包含在计算机系统结构中。
5..计算机组成——是计算机系统的逻辑实现,包括机器级内的数据流和控制流的组成和逻辑设计等。
它着眼于机器级内部各事件的排序方式与控制机构..各部件的功能及各部件的联系。
计算机组成设计要解决的问题是,在达到所希望的性能..价格下,如何更好地把各种设备和部件组织成计算机,来实现所确定的系统结构。
6..计算机实现——是指计算机组成的物理实现,它着眼于器件技术和微组装技术。
其中,器件技术在实现技术中起着主导作用。
7..设计何种系列机发球计算机系统结构,而系列机内不同型号计算机的组织属于计算机组成。
8..结合型通道——让通道的功能借用中央处理机的某些部件完成。
同一套硬件分时执行中央处理机和通道的功能。
速度低..成本低。
9..独立型通道——通道单独设置硬件,与中央处理机并行,成本高..速度高。
10..计算机系统结构..组成..实现的相互影响:相同结构的计算机,可以采用不同的组成,一种组成可以有不同的实现。
不同的结构可能采用不同的组成技术,组成反过来也影响结构,如果没有组成技术的进步,结构进展是不可能的。
结构设计必须结合应用考虑,为软件和算法的实现提供更多更好的支持,同时要考虑可能采用和准备采用的组成技术。
结构设计应尽可能避免过多地或不合理地限制各种组成..实现技术的采用和发展,尽量做到既能方便地在低档机上用简单..便宜的组成实现,又能在高档机上用复杂..较贵的组成实现,使它们都能充分发挥出实现方法所带来的好处,这样结构才有生命力。
组成设计上面决定于结构,下面受限于实现技术,它们可以与实现折衷权衡。
组成与实现的权衡取决于器件来源..厂家技术特长..性价比能否优化。
结构..组成..实现所包含怕具体内容随不时期..不同的计算机系统会有差异。
在有些系统中作为结构的内容,在另一个系统中可能是组成和实现的内容。
11..从程序设计者看的计算机系统结构——着眼于软..硬件功能分配和确定程序设计者看到的机器级界面的计算机系统结构。
12..从计算机设计者看的计算机系统结构——着眼于如何更好..更合理地实现分配给硬件的功能的计算机组成。
1..3软硬件取舍与计算机系统设计思路1..软硬件取舍的原则:第一个基本原则:应考虑在现有的硬器件(主要是逻辑器件和存储器件)条件下,系统要有高的性价比。
(经常用的基本单元功能,才适宜用硬件实现;产量大的计算机系统,才适宜增加硬件功能实现的比例)第二个基本原则:要考虑可能采用和准备采用的组成技术,尽可能不要过多地或不合理地限制各种组成..实现技术的采用。
第三个基本原则:不能仅从“硬”的角度考虑如何便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的发展,还应从“软”的角度把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计者提供更多更好硬件支持放在首位,应进一步缩短语义差距,差距缩小了,系统结构对软件设计的支持就加强了。
2..计算机系统的设计思路:由上往下,先考虑如何满足应用要求,定好面对使用者某级机器应有什么基本功能和特性,然后再逐级往下设计,每级都考虑怎样优化上一级。
适合于专用机设计,不适宜用于通用机设计。
因为应用对象和范围改变时,软..硬件分配会很不适应,系统效率会急剧下降。
由下往上,不管应用要求,只根据能拿到的器件,参照或吸收已有各种机器的特点,先设计出微程序机器级..传统机器级,然后再为不同的应用配多种操作系统和编译系统软件,使应用人员根据所提供的语言种类..数据形式,采用合适的算法来满足相应的应用。
这是20世纪60-70年代常用的通用机设计思路。
但是,是在硬件不能改变的情况下被动地设计软件,软件因不能获得为优化软件设计而提供的硬件支持而显得繁杂。
而且,这样研制的硬件机器的某些性能指标可能是虚假的,如传统机器级的“每秒运算次数”。
因此,由下往上设计在硬件技术飞速发展而软件发展相对缓慢的今天,难以适应系统发展要求,已很少使用。
由中间开始(软..硬件设计分离和脱节是上述两思路的主要缺点,所以提出“由中间开始设计”。
“中间”指的是层次结构中的软..硬交界面,目前多数是传统机器级与操作系统机器级之间),进行软..硬件功能分配时,既要考虑能拿到的硬..器件,又要考虑可能的应用所需的算法和数据结构,先定义好软硬件功能分配这个交界面,然后由这个中间点分别往上..往下进行软件..硬件并行设计。
1..4结构设计要解决好软件的可移植性1..软件的可移植性——指的是软件不修改或只经少量修改就可以由一台机器搬到另一台机器上运行,同一个软件可应用于不同的环境。
2..实现软件可移植性的几个基本技术:统一高级语言..采用系列机..模拟与仿真..异种机联网。
3..统一高级语言技术,就是要设计出一种完全通用的高级语言,为所有程序员所使用。
这样就能实现高级语言程序在结构相同..完全不同的机器之间移植(ADA语言是此方向的重要发展)。
4..至今没有一种是对各种应用真正通用的高级语言,原因是:第一,不同的用途,要求的语言的语法..语义结构不同(例FORTRAN..COBOL)。
第二,人们对语言的基本结构看法不一(例GOTO语句)。
第三,同一种高级语言在不同厂家的机器上也不能完全通用(厂家为发展自己的行色常使用“方言”)。
第四,人们不愿抛弃惯用的语言和原语言开发的软件。
5..采用系列机技术,就是在结构相同(相近)..档次不同的机器间统一机器语言,实现软件移植。
依据由中间向两边设计思路,定义好软..硬件界面结构(系统结构)后,软件者按此设计软件,硬件设计者根据机器速度..性能..价格的不同,选择不同的硬..器件和组成..实现技术,研制并提供不同档次的机器。
确定系列结构最主要是确定好系列机的指令系统..数据表示..概念性结构。
6..向上(下)兼容——指的是某档机器编制的软件,不加修改就能运行在比它高(低)档的机器上。
(同系列..不同档。
一般应做到向上兼容,但向下兼容就不一定)7..向前(后)兼容——指的是在按某个时期投入市场的访型号机器上编制的软件,不加修改就能运行于在它之前(后)投入市场的机器上。
(同系列..同档次。
8..各系列机必须保证向后兼容,力争向上兼容。
9..优化性价比——指的是在满足性能的前提下昼降低价格,或在某种价格情况下昼提高性能。
10..尽管软件兼容性要求到一定时候会阻碍计算机系统结构的发展,在设计新机器..新系列时仍要必须遵循系列机概念和软件兼容性约束。
只是到一定的时候,不要固守旧系列,而要发展新系列。
11..模拟——B机器的每条机器指令由A机器的一段机器语言程序解释,实现软件移植。
(宿主机..虚拟机)12..仿真——用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法。
(宿主机..目标机)13..模拟和仿真可以实现不同系统结构间的软件移植,主要区别在于解释用的语言。
仿真用微程序解释,解释程序存在于控制存储器中。
模拟用机器语言程序解释,其解释程序存在于主存中。
不同系列间的软件移植一般是仿真与模拟并用。
频繁使用的..易于仿真的机器指令宜于仿真,以提高速度。
很少使用的..难于仿真的指令及I/O操作宜采用模拟。
14..解决软件移植问题技术的总结:统一高级语言,可以解决结构相同..完全不同的机器间的软件移植,从长远看是方向,但目前难以解决,只能做相对统一。
系列机,是当前普遍采用的好方法,但只能实现同一系列内的软件兼容。
虽然允许发展变化,但兼容的约束一定时候会阻碍系统结构进行突破性发展。
模拟,灵活,可实现不同系统间的软件移植,但结构差异太大时,效率..速度会急剧下降。
仿真,在速度上损失小,不灵活,只能在差别不大的系统间使用,否则效率会过低且难于仿真,需与模拟结合才行。
1..5应用与器件的发展对系统结构的影响1..从用户来讲,总希望机器的应用范围越宽越好,这样应用发生改变时不同购置新的机器。
采用系列机形式的多功能通用机的出现,标志着计算机工业开始走向成熟。
2..计算机应用分4类:数据处理..信息处理..知识处理..智能处理。
3..微型机发展的两年趋势:一是利用VLSI的进展,维持价格提高性能,向小型机靠拢;二是维持性能降低价格,发展更低档的亚微型和微微型计算机,进一步扩大应用。