计算机系统结构


计算机系统结构 (正體)

抽象来说,计算机体系结构是一个系统在其所处环境中最高层次的概念;它确定了一台计算机硬件和软件之间的衔接。具体地说计算机体系结构指的是计算机系统设计的观念与架构,描述计算机在实做的设计原则。它确定一个计算机设计的:

  • 部件
  • 部件功能
  • 部件间接口

在计算机工程中,计算机架构指的是计算机系统设计的观念与架构,描述计算机在实做的设计原则。并且着重于“负责了计算机架构的中心功能:计算”的中央处理器(CPU)内部的执行动作与内存的存取。

注意,不要与处理器领域的微体系结构相混淆。

实例

以常见的冯·诺伊曼设计为例,体系结构设计包括了:

  • 指令集(Instruction set architecture;简称 ISA):被视为一种机器语言,包含了许多相关的指令集(内存寻址、处理器暂存器控制等等...)。
  • 微体系结构(Microarchitecture)或称计算机组织(Computer organization):是更详细的叙述系统内部各元素如何进行合作与沟通。
  • 数据表示,即硬件能直接识别和处理的数据类型和数据格式;
  • 寄存器定义,包括操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器等的定义、数量和使用方式;
  • 指令系统,包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机制等;
  • 异常机制,包括中断、NMI和内部异常等;
  • 机器工作状态的定义和切换,如管态和目态等;
  • 输入输出结构,包括处理机、存储器与输入输出设备之间的连接方式、数据传送方式、数据流量、以及数据交换过程的控制等;

参见

  • 计算机科学课程列表






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