计算机组织（计算机领域名词）

计算机领域名词计算机组织（计算机领域名词）01内容简介基本原则基本组成展望目录030204基本信息计算机运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等主要功能部件的相互连接和相互作用，借以实现机器指令级的各种功能和特性。从最基本的功能和作用原理来说，计算机是在控制器的全面控制下，接收经数字化编码的输入信息（程序和数据），把它存放在存储器中，根据程序的要求对数据进行快速运算，产生结果数据输出。因此，可以把运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备看成是一台计算机的逻辑组成中最基本的功能部件。内容简介内容简介计算机系统结构作为从程序设计者角度所看到的计算机属性，在计算机系统的层次结构中处于机器语言级；而计算机组织作为计算机系统结构的逻辑实现和物理实现，其任务就是围绕提高性能价格比的目标，实现计算机在机器指令级的功能和特性。研究和建立各功能部件间的相互连接和相互作用，完成各个功能部件内部的逻辑设计等是逻辑实现的内容；把逻辑设计深化到元件、器件级，则是物理实现的内容。有时把前者称为计算机组织，把后者称为计算机实现。但是，随着集成电路规模的日益增大。这两步实现的内容很难分开，因此将它们统称为计算机组织。计算机的许多重要特性，如快速性、通用性、准确性、逻辑性等，均来源于最主要的结构原理，即存储程序原理，它是了解计算机组织的关键。根据存储程序原理构造的计算机称为存储程序计算机，又称诺伊曼型计算机。存储程序原理的基本点是指令驱动，即程序由指令组成，并和数据一起存放在计算机存储器中。机器一经启动，就能按照程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来逐条执行，自动完成由程序所描述的处理工作。这是计算机与一切手算工具的根本区别。存储程序概念最早是由匈牙利人J.诺伊曼于1946年提出来的。他同时提出了一个完整的现代计算机雏型，其基本组成就是上述五种功能部件。它的存储器是4096个40位存储字的集合体，利用示波管存储器来实现。存储单元按线性编址，同等地存放数据和程序。基本组成基本组成现代计算机的功能部件包括有中央处理器、控制器、存储器和输入输出子系统。中央处理器中央处理器一般包括运算器和控制器。根据完成操作的种类和速度的不同要求，运算器可以采用不同的实现方法。基本算术逻辑操作由硬件实现，复杂操作则既可由硬件、固件实现，也可由软件实现。在要求速度很高的场合，则采用流水线运算部件或阵列乘法器等并行处理组织形式。中央处理器组织的特点主要反映在寄存单元的选择上。依照这一特点，可以区分两种不同的组织形式。1.多通用寄存器计算机组织早期的计算机采用单一的累加器作为寄存单元，现代计算机则普遍采用多通用寄存器。它们既可提供操作数和保存操作结果，也可提供寻址中需要的基址、变址量、主存地址，或保存子程序参量，堆栈指针等。必要时，还设置一些专用寄存器，如暂存寄存器、条件码寄存器等。操作单元主要是算术逻辑单元，担负基本算术逻辑运算。在有必要由硬件实现复杂算术运算的巨型和大型计算机中，还设置有各种浮点运算部件、乘除运算部件等。2.堆栈计算机组织堆栈计算机的中央处理器组织与前一种组织形式有所不同。基本原则基本原则计算机组织的发展过程体现了下列几条基本原则。信息流量平衡计算机组织的发展是一个不断争取高运算速度、大存储容量、强处理功能、低机器价格的过程。为了发挥所有功能部件的总效能，必须谋求计算机各部件间的信息流量平衡。因此，各功能部件工作速度的相互匹配是计算机组织合理性的标志。例如，层次和并行存储系统的产生和发展是谋求中央处理器和存储器之间信息流量平衡的结果。层次化采用层次概念来研究计算机组织可以达到两个目的。一是把外层的标准化与内层的多样化结合起来,如用标准的输入-输出通道或接口经过设备控制器驱动多种特性迥异、类型不一的外围设备；二是实现虚拟系统，这与计算机系统结构实现各层虚拟机器的原理类似。例如，虚拟存储器就是在层次组织的基础上发展起来的，使用户无需介入实际存储系统的细节，以接近于高速缓冲存储器的存取速度使用比主存容量大得多的主、辅存储统一的地址空间。模块化无论是计算机系统的全局或是局部,都可以利用模块化概念划分为相对独立的部分，各部分至少具有一定程度上完整的处理功能和独立的自治控制能力。展望展望随着大规模集成电路和微处理器的迅速发展，传统的诺伊曼型计算机结构原理正在经受一场挑战。如果说至今关于功能部件的划分和互连都是针对单处理机而言的，那么利用廉价硬件构成的各种功能分布或任务分布多处理机系统则需要采取更为复杂的组织方式，来