2.計算機體系結構
經典計算機體系結構概念的實質是計算機系統中軟硬體介面的確定，其介面之上的是軟體的功能，介面之下的是硬體和韌體的功能。
廣義（現代）的計算機體系結的構概念，它除了包括經典的計算機體系結構的概念範疇（指令集結構），還包括計算機組成和計算機實現的內容。
計算機體系結構是程式設計師所看到的計算機的屬性，即概念性結構和功能特徵。按計算機的多層結構，不同層級的程式設計師所看到的計算機具有不同的屬性。一般來說，低階機器的屬性對於高層機器程式設計師基本上是透明的。計算機體系結構主要是指機器語言級的系統結構。
一般說來，計算機的體系結構的屬性有如下：
（1）機內資料表示：硬體能直接辨識和操作的資料型別和格式。
（2）定址方式：最小可定址單位，定址方式的種類、位址運算。
（3）暫存器組織：操作暫存器，變址暫存器、控制暫存器及專用暫存器的定義，數量和使用規則。
（4）指令系統：機器指令的操作型別，格式，指令間排序和控制機構。
（5）儲存系統：最小的編址單位、編址方式、主存容量、最大可編址空間、。
（6）中斷機構：中斷型別、中斷級別、以及中斷響應方式
（7）輸入輸出結構：輸入輸出的連線方式、處理機/儲存器與輸入輸出裝置間的資料交換方式、資料交換過程的控制。
（8）資訊保護：資訊保護方式、硬體資訊保護機制
計算機組成指的是計算機系統結構的邏輯實現，包括機器內部資料流和控制流的組成以及邏輯設計等。其目標是合理的把各個部件、裝置組成計算機，以實現特定的系統機構，同時滿足所希望達到的價效比。
計算機實現是指計算機組成的物理實現。
計算機體系結構解決的是計算機系統在總體上，功能上需要解決的問題，它和計算機組成和計算機實現是不同的。一種體系結構可能有多種組成，一種組成也可能是有多種物理實現。
計算機體系結構的分類：
（0）巨集觀上按處理機的數量進行分類
1. 單處理系統
2. 並行處理與多處理系統
3. 分布式處理系統
（1）flynn分類
根據指令流和資料流的多倍性特徵對計算機系統進行分類。
多倍性：在系統效能瓶頸部件上同時處於同一執行階段的指令或資料的最大可能個數。
分為4類：
sisd：單指令流單資料流，傳統的順序執行的單處理器計算機。其指令部件一次只對一條指令進行解碼，並只對乙個操作部件分配資料。sisd機器是一種傳統的序列計算機，它的硬體不支援任何形式的平行計算，所有的指令都是序列執行。並且在某個時鐘週期內，cpu只能處理乙個資料流。因此這種機器被稱作單指令流單資料流機器。早期的計算機都是sisd機器，如馮諾.依曼架構，如ibm pc機，早期的巨型機和許多8位的家用機等。
simd：單指令流多資料流機器，simd是採用乙個指令流處理多個資料流。這類機器在數字訊號處理、影象處理、以及多**資訊處理等領域非常有效。intel處理器實現的mmxtm、sse（streaming simd extensions）、sse2及sse3擴充套件指令集，都能在單個時鐘週期內處理多個資料單元。也就是說我們現在用的單核計算機基本上都屬於simd機器。
misd：多指令流單資料流機器，misd是採用多個指令流來處理單個資料流。由於實際情況中，採用多指令流處理多資料流才是更有效的方法，因此misd只是作為理論模型出現，沒有投入到實際應用之中。
mimd：多指令流多資料流機器，mimd機器可以同時執行多個指令流，這些指令流分別對不同資料流進行操作。最新的多核計算平台就屬於mimd的範疇，例如intel和amd的雙核處理器等都屬於mimd。
（2）馮式分類
2023年馮澤雲提出用最大並行度來對計算機體系結構進行分類。所謂最大並行度pm是指計算機系統在單位時間內能夠處理的最大的二進位制位數。設每乙個時鐘週期△ti內能處理的二進位制位數為pi，則t個時鐘週期內平均並行度為pa=(∑pi)／t(其中i為1，2，…，t)。平均並行度取決於系統的執行程度，與應用程式無關，所以，系統在週期t內的平均利用率為μ=pa/pm=(∑pi)/(t*pm)。用最大並行度對計算機體系結構進行的分類。用平面直角座標系中的一點表示乙個計算機系統，橫座標表示字寬(n位)，即在乙個字中同時處理的二進位制位數；縱座標表示位片寬度(m位)，即在乙個位片中能同時處理的字數，則最大並行度pm=n*m。
由此得出四種不同的計算機結構：
①字序列、位序列(簡稱wsbs)。其中n＝1，m＝1。
②字並行、位序列(簡稱wpbs)。其中n＝1，m>1。
③字序列、位並行(簡稱wsbp)。其中n>1，m＝1。
④字並行、位並行(簡稱wpbp)。其中n>1，m>1。
(3)計算機體系結構研究面臨的挑戰
當前，計算機體系結構研究面臨著新的挑戰：
●多核處理器體系結構帶來的高效軟體開發與優化問題；
●奈米量級超大規模積體電路帶來的晶元可靠性問題；
●大規模高效能計算系統和可攜式嵌入式系統中的功耗控制問題；
●適應虛擬計算需求的體系結構虛擬化問題；
同時，隨著新材料、新工藝正在快速發展，計算機使能技術不斷變化，基於新型奈米功能器件、量子器件或dna分子的新概念計算處於探索階段。
計算機體系結構
計算機體系結構 計算機體系機構指計算機中部件和部件之間的聯絡 一 馮 諾依曼體系 1 計算機處理的資料和指令用二進位制數表示 2 採用儲存程式方式，指令和資料儲存在同乙個儲存器中。3 指令由操作碼和位址組成。操作碼指明指令的操作型別，位址指明運算元和位址。4 以運算器為中心，i o裝置與儲存器間的資...
計算機體系結構
首先表示下就剛剛九寨溝發生7級 成都震感強烈 1.記憶體與位址 乙個位址所對應的記憶體單元不能存很多東西，只能存乙個位元組，以前講過的int float等多位元組的資料型別儲存在記憶體中要占用連續的多個位址，這種情況下資料的位址是它所佔記憶體單元的起始位址。2.cpu 處理器是32位的，那麼乙個字就...
計算機體系結構
現在的計算機都是基於馮 諾依曼體系結構的，其中，cpu和記憶體是兩個主要組成部分。記憶體主要儲存資料和指令，而cpu從記憶體中取出指令執行。為了讀取方便管理記憶體，每乙個記憶體單元都進行了編址，這些編址是從 開始的整數，我們稱之為位址。cpu可以通過位址找到相應的記憶體單元。而乙個位址的記憶體單元只...