第2章 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

1、第第2 2章章 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)科學(xué)概論 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)基本概念理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)基本概念 描述馮描述馮諾依曼機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu)諾依曼機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu) 理解指令和指令集概念，了解理解指令和指令集概念，了解CISC和和RISC結(jié)結(jié) 構(gòu)原理構(gòu)原理 理解流水線技術(shù)的原理理解流水線技術(shù)的原理 了解并行處理和多處理器體系結(jié)構(gòu)了解并行處理和多處理器體系結(jié)構(gòu) 掌握計(jì)算機(jī)軟件的總體層次分類掌握計(jì)算機(jī)軟件的總體層次分類 1 23 學(xué)習(xí)內(nèi) 容 計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的多級(jí)統(tǒng)的多級(jí) 層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu) 體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu) 的基本概的基本概

2、念念 馮馮諾依曼諾依曼 結(jié)構(gòu)和哈結(jié)構(gòu)和哈 佛結(jié)構(gòu)佛結(jié)構(gòu) 處理器體處理器體 系結(jié)構(gòu)系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)軟計(jì)算機(jī)軟 件系統(tǒng)件系統(tǒng) 45 學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn) 熟悉馮熟悉馮諾依曼機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu)諾依曼機(jī)原理和體系結(jié)構(gòu) 掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理器體系結(jié)構(gòu)掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理器體系結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，是由硬件和軟件結(jié)計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，是由硬件和軟件結(jié) 合而成的有機(jī)整體，如同一切復(fù)雜的自然系統(tǒng)合而成的有機(jī)整體，如同一切復(fù)雜的自然系統(tǒng) 和人為系統(tǒng)一樣，計(jì)算機(jī)內(nèi)部也存在和人為系統(tǒng)一樣，計(jì)算機(jī)內(nèi)部也存在多級(jí)的層多級(jí)的層 次

3、結(jié)構(gòu)次結(jié)構(gòu)。這種多層次結(jié)構(gòu)是人們對(duì)于計(jì)算機(jī)一。這種多層次結(jié)構(gòu)是人們對(duì)于計(jì)算機(jī)一 種深入的、本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，他是隨著計(jì)算種深入的、本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，他是隨著計(jì)算 機(jī)的發(fā)展而逐步建立起來的。機(jī)的發(fā)展而逐步建立起來的。 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 虛擬機(jī)虛擬機(jī)(Virtual Machine)： 虛擬機(jī)（虛擬機(jī)（VM）是支持多操作系統(tǒng)并行運(yùn)行在單）是支持多操作系統(tǒng)并行運(yùn)行在單 個(gè)物理服務(wù)器上的一種系統(tǒng)，能夠提供更加有效的底個(gè)物理服務(wù)器上的一種系統(tǒng)，能夠提供更加有效的底 層硬件使用。在虛擬機(jī)中，中央處理器芯片從系統(tǒng)其層硬件使用。在虛擬機(jī)中，中央處理器芯片從系統(tǒng)其 它部分劃分出一段存儲(chǔ)區(qū)域，操作系統(tǒng)

4、和應(yīng)用程序運(yùn)它部分劃分出一段存儲(chǔ)區(qū)域，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn) 行在行在“保護(hù)模式保護(hù)模式”環(huán)境下。如果在某虛擬機(jī)中出現(xiàn)程環(huán)境下。如果在某虛擬機(jī)中出現(xiàn)程 序凍結(jié)現(xiàn)象，這并不會(huì)影響運(yùn)行在虛擬機(jī)外的程序操序凍結(jié)現(xiàn)象，這并不會(huì)影響運(yùn)行在虛擬機(jī)外的程序操 作和操作系統(tǒng)的正常工作作和操作系統(tǒng)的正常工作 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次： 機(jī)器語言機(jī)器語言機(jī)器機(jī)器 中間語言中間語言機(jī)器（匯編語言）機(jī)器（匯編語言） 高級(jí)語言高級(jí)語言機(jī)器機(jī)器 Pascal 語言語言 C語言語言 Java語言語言 BASIC 語言等語言等 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次：

5、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次： 機(jī)器語言機(jī)器語言機(jī)器機(jī)器 操作系統(tǒng)語言操作系統(tǒng)語言機(jī)器機(jī)器 中間語言中間語言機(jī)器（匯編語言）機(jī)器（匯編語言） 高級(jí)語言高級(jí)語言機(jī)器機(jī)器 用戶程序用戶程序機(jī)器機(jī)器 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)示意圖計(jì)算機(jī)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)示意圖 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 翻譯高級(jí)語言的主要方法：翻譯高級(jí)語言的主要方法： 1 編譯法 編譯法：給計(jì)算機(jī)高級(jí)語言編制一套用機(jī)器語言編寫：給計(jì)算機(jī)高級(jí)語言編制一套用機(jī)器語言編寫 的編譯程序，它先把源程序全部翻譯成目的程序，再提供的編譯程序，它先把源程序全部翻譯成目的程序，再提供 給機(jī)器執(zhí)行。給機(jī)器執(zhí)行。 執(zhí)行過程執(zhí)行過程: :

6、 典型語言典型語言：Pascal、C 編譯程序 (機(jī)器語言) 高級(jí)語言 程序 編譯成目 的程序 生成執(zhí)行程 序 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 翻譯高級(jí)語言的主要方法：翻譯高級(jí)語言的主要方法： 2 解釋法： 解釋法：與編譯法不同，它不是先把源程序全部編譯與編譯法不同，它不是先把源程序全部編譯 為目的程序后再執(zhí)行，而是把程序的語句逐條翻譯成為目為目的程序后再執(zhí)行，而是把程序的語句逐條翻譯成為目 的程序并且立即逐條執(zhí)行。即解釋一條執(zhí)行一條的程序并且立即逐條執(zhí)行。即解釋一條執(zhí)行一條 高級(jí)語言 程序 目的程序 (逐條翻譯) 生成執(zhí)行 程序 執(zhí)行過程執(zhí)行過程: 典型語言：典型語言：BASIC 1 計(jì)算機(jī)系

7、統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)多級(jí)層次結(jié)構(gòu)要解決的基本問題計(jì)算機(jī)多級(jí)層次結(jié)構(gòu)要解決的基本問題: : (1) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的理解問題；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的理解問題； (2) 計(jì)算機(jī)功能擴(kuò)展問題。計(jì)算機(jī)功能擴(kuò)展問題。 第二節(jié)第二節(jié) 體系結(jié)構(gòu)基本概念體系結(jié)構(gòu)基本概念 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 經(jīng)典的經(jīng)典的“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)” 1964年年C. M. Amdahl在介紹在介紹IBM 360系統(tǒng)時(shí)提出的系統(tǒng)時(shí)提出的 計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn) 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 計(jì)算機(jī)

8、體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性 硬件子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念及其功能特性硬件子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念及其功能特性 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：不同級(jí)別的計(jì)算機(jī)使用者所看到的不同級(jí)別的計(jì)算機(jī)使用者所看到的 計(jì)算機(jī)具有不同的體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)具有不同的體系結(jié)構(gòu) 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成（computer organization） 依據(jù)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)確定并且分配了硬件系統(tǒng)依據(jù)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)確定并且分配了硬件系統(tǒng) 的概念結(jié)構(gòu)和功能特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的概念結(jié)構(gòu)和功能特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī) 各部件的具體組成，它們之間的連接關(guān)系，實(shí)各部件的具體組成，它們之間的連接關(guān)系，實(shí) 現(xiàn)機(jī)器

9、指令級(jí)的各種功能和特性現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能和特性 相應(yīng)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指令的控制功能相應(yīng)的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指令的控制功能 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： F 相同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所要求的功能，可以有相同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所要求的功能，可以有 多種不同的計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)方案多種不同的計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)方案 系列機(jī)系列機(jī) 相關(guān)產(chǎn)品：相關(guān)產(chǎn)品： 國際商用機(jī)器公司（國際商用機(jī)器公司（IBM）的的IBM 370系列系列 歷史上出現(xiàn)的一些典型的系列機(jī) IBM 370系列計(jì)算機(jī)系列計(jì)算機(jī) 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 2. 另外，同一種計(jì)算機(jī)組成可以有多種物理實(shí)現(xiàn)另外，同一種計(jì)算機(jī)組成可以有多種物理實(shí)現(xiàn) 典型實(shí)

10、例典型實(shí)例兼容機(jī)：兼容機(jī)： 軟件兼容，軟件兼容，同一個(gè)軟件可以不加修改地運(yùn)行于體 系結(jié)構(gòu)相同的各檔機(jī)器上，而且它們所獲得的結(jié) 果一樣 兼容機(jī)兼容機(jī)，不同廠家生產(chǎn)的具有相同體系結(jié)構(gòu)的計(jì) 算機(jī)稱為兼容機(jī) 一些典型的兼容機(jī) 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)（計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)（computer implementationcomputer implementation） 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。包括中央處是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。包括中央處 理機(jī)、主存儲(chǔ)器、輸入輸出接口和設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)，所選理機(jī)、主存儲(chǔ)器、輸入輸出接口和設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)，所選 用的半導(dǎo)體器件的集成度和速度，器件、模塊、

11、插件、底用的半導(dǎo)體器件的集成度和速度，器件、模塊、插件、底 板的劃分，電源、冷卻、裝配等技術(shù)，生產(chǎn)工藝和系統(tǒng)調(diào)板的劃分，電源、冷卻、裝配等技術(shù)，生產(chǎn)工藝和系統(tǒng)調(diào) 試等各種問題，一句話，就是把完成邏輯設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)組試等各種問題，一句話，就是把完成邏輯設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)組 成方案轉(zhuǎn)換為真實(shí)的計(jì)算機(jī)，也就是把滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行、成方案轉(zhuǎn)換為真實(shí)的計(jì)算機(jī)，也就是把滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)行、 價(jià)格等各項(xiàng)要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)真正地制作并調(diào)試出來。價(jià)格等各項(xiàng)要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)真正地制作并調(diào)試出來。 2 體系結(jié)構(gòu)的基本概念 幾個(gè)基本概念間的關(guān)系幾個(gè)基本概念間的關(guān)系 體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 計(jì)算

12、機(jī)體系結(jié)構(gòu) 診斷 計(jì)算機(jī)組成 操作系統(tǒng) 指令系統(tǒng) 應(yīng)用程序 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 由圖示可見，由圖示可見，體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中占據(jù)核心地位中占據(jù)核心地位 第三節(jié)第三節(jié) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮諾依曼結(jié)構(gòu) 3 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮馮諾依曼理論諾依曼理論 馮馮諾依曼理論的思想是：應(yīng)該把程序和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)諾依曼理論的思想是：應(yīng)該把程序和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)器里，讓計(jì)算機(jī)自己負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器里提取指令，執(zhí)在存儲(chǔ)器里，讓計(jì)算機(jī)自己負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器里提取指令，執(zhí) 行指令，循環(huán)式地執(zhí)行這兩個(gè)動(dòng)作。這樣，計(jì)算機(jī)在執(zhí)行

13、行指令，循環(huán)式地執(zhí)行這兩個(gè)動(dòng)作。這樣，計(jì)算機(jī)在執(zhí)行 程序的過程中，就可以完全擺脫外界的影響，以自己可能程序的過程中，就可以完全擺脫外界的影響，以自己可能 的速度自動(dòng)地運(yùn)行。按照這種原理構(gòu)造出來的計(jì)算機(jī)就是的速度自動(dòng)地運(yùn)行。按照這種原理構(gòu)造出來的計(jì)算機(jī)就是 “存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)”，也被稱做，也被稱做“馮諾依曼計(jì)算機(jī)” 馮馮諾依曼理論的要點(diǎn)：諾依曼理論的要點(diǎn)： 指令像數(shù)據(jù)那樣存放在存儲(chǔ)器中，并可以像數(shù)據(jù)指令像數(shù)據(jù)那樣存放在存儲(chǔ)器中，并可以像數(shù)據(jù) 那樣進(jìn)行處理；那樣進(jìn)行處理； 指令格式使用二進(jìn)制機(jī)器碼表示；指令格式使用二進(jìn)制機(jī)器碼表示； 使用程序存儲(chǔ)控制方式工作。使用程序存儲(chǔ)控制方

14、式工作。 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 十進(jìn)制十進(jìn)制 計(jì)算計(jì)算 機(jī)指令機(jī)指令 馮馮諾依曼提出二諾依曼提出二 進(jìn)制機(jī)器碼表示進(jìn)制機(jī)器碼表示 計(jì)算機(jī)指令格式計(jì)算機(jī)指令格式 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) 普林斯頓體系結(jié)構(gòu)（普林斯頓體系結(jié)構(gòu)（Princetion Architecture) 現(xiàn)代現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)使用的最主要結(jié)構(gòu)通用計(jì)算機(jī)使用的最主要結(jié)構(gòu)。 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)：諾依曼結(jié)構(gòu)： l指令與數(shù)據(jù)均是用二進(jìn)制代碼形式表現(xiàn)，電子線路采用二進(jìn)制 l存儲(chǔ)器中的指令與數(shù)據(jù)形式一致，機(jī)器對(duì)它們同等對(duì)待，不加區(qū)分 l指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存儲(chǔ)，并使用一個(gè)指令計(jì)數(shù)器來控制指令執(zhí)行的方 向，實(shí)現(xiàn)

15、順序執(zhí)行或轉(zhuǎn)移 l存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)是按地址訪問的順序線性編址的一維結(jié)構(gòu) l計(jì)算機(jī)由五大部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備 l一個(gè)字長的各位同時(shí)進(jìn)行處理，即在運(yùn)算器中是并行的字處理 l運(yùn)算器的基礎(chǔ)是加法器 l指令由操作碼和地址碼兩在部分組成；操作碼確定操作的類型，地址碼指明操 作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地址 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：諾依曼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)： 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)諾依曼計(jì)算機(jī) Testability Engineering System Testability Engineering System： 運(yùn)算器（運(yùn)算器（ALU，Arithmetic Logic

16、Unit ） 控制器控制器（Controler） 存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（Memory） 輸入設(shè)備（輸入設(shè)備（Input UnitInput Unit） 輸出設(shè)備（輸出設(shè)備（Output UnitOutput Unit） 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)：諾依曼計(jì)算機(jī)： 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 典型的典型的馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)諾依曼計(jì)算機(jī) 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)的缺陷：諾依曼結(jié)構(gòu)的缺陷： l處理器要頻繁訪問存儲(chǔ)器，指令串行執(zhí)行效率低處理器要頻繁訪問存儲(chǔ)器，指令串行執(zhí)行效率低 l高級(jí)語言與機(jī)器語言之間轉(zhuǎn)換不便高級(jí)語言與機(jī)器語言之間轉(zhuǎn)換不便 l采用的是按地址訪問的順序存儲(chǔ)空間，對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，必須

17、經(jīng)過采用的是按地址訪問的順序存儲(chǔ)空間，對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過 地址映像存放才能解決問題，因此也帶來了不便地址映像存放才能解決問題，因此也帶來了不便 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)的演變：諾依曼結(jié)構(gòu)的演變： l將運(yùn)算器與控制器集中于一塊芯片，作為中央處理器件（將運(yùn)算器與控制器集中于一塊芯片，作為中央處理器件（CPU） l采用先行控制、流水線等方法，開發(fā)并行性采用先行控制、流水線等方法，開發(fā)并行性 l采用多體交又存儲(chǔ)器，增加存儲(chǔ)帶寬采用多體交又存儲(chǔ)器，增加存儲(chǔ)帶寬 l采用總線結(jié)構(gòu)，將計(jì)算機(jī)各個(gè)部件連接起來，并實(shí)現(xiàn)各部件之間正采用總線結(jié)構(gòu)，將計(jì)算機(jī)各個(gè)部件連接起來，并實(shí)現(xiàn)各部件之間

18、正 確的數(shù)據(jù)傳輸確的數(shù)據(jù)傳輸 l以存儲(chǔ)器為核心，使以存儲(chǔ)器為核心，使I/O設(shè)備和處理器可并行工作設(shè)備和處理器可并行工作 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu) 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu) Harvard architecture，縮寫為，縮寫為HARC 程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)與馮這一點(diǎn)與馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu) 有本質(zhì)的區(qū)別有本質(zhì)的區(qū)別。 哈佛結(jié)構(gòu)對(duì)比馮哈佛結(jié)構(gòu)對(duì)比馮諾依曼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)諾依曼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn) l哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率。其程序指令和數(shù)據(jù)指令分 開組織和存儲(chǔ)，執(zhí)行時(shí)可以預(yù)先讀取下一條指令

19、。哈佛結(jié)構(gòu)采用程序和數(shù) 據(jù)空間獨(dú)立的體系結(jié)構(gòu)，可以減輕程序運(yùn)行時(shí)的訪存瓶頸，這是馮諾依曼 結(jié)構(gòu)所無法解決的。 3 馮諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 采用哈佛結(jié)構(gòu)采用哈佛結(jié)構(gòu)(HARC)的微處理器和中央處理器產(chǎn)品的微處理器和中央處理器產(chǎn)品 第四節(jié)第四節(jié) 處理器體系結(jié)構(gòu)處理器體系結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 處理器體系結(jié)構(gòu)處理器體系結(jié)構(gòu) 從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是一門設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)的學(xué)科，包括計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以及與系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)和編譯 器相關(guān)的一系列技術(shù)。處理器技術(shù)是計(jì)算機(jī)體系 結(jié)構(gòu)的核心。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng) 復(fù)雜

20、指令集計(jì)算機(jī)復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC（Complex Instruction Set Computer） 精簡指令集計(jì)算機(jī)精簡指令集計(jì)算機(jī)RISC (Reduced Instruction Set Computer) 流水線技術(shù)流水線技術(shù) 并行處理結(jié)構(gòu)并行處理結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) Computer Master 指令指令是指控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，也稱為是指控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，也稱為機(jī)器指令機(jī)器指令。指令的作用是協(xié)。指令的作用是協(xié) 調(diào)各硬件部件之間的工作關(guān)系，它反映了計(jì)算機(jī)所擁有的基本功能，是計(jì)算機(jī)調(diào)各硬件部件之間的工作

21、關(guān)系，它反映了計(jì)算機(jī)所擁有的基本功能，是計(jì)算機(jī) 運(yùn)行的最小功能單位。一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行的最小功能單位。一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的 指令集指令集，或者，或者指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)。 指令系統(tǒng)的特征：指令系統(tǒng)的特征： 指令格式指令格式 。 指令長度指令長度 。 指令操作碼在處理器內(nèi)的存儲(chǔ)形式指令操作碼在處理器內(nèi)的存儲(chǔ)形式 指令周期指令周期 指令類型指令類型 指令系統(tǒng)支持的尋址方式指令系統(tǒng)支持的尋址方式 4 處理器體系結(jié)構(gòu) CISC與RISC體系結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 根據(jù)指令系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的不同，計(jì)算機(jī)體系結(jié)根據(jù)指令系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的不同，計(jì)算機(jī)體系結(jié)

22、 構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)兩種截然不同的方向：構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)兩種截然不同的方向： 復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（CISC） Complex Instruction Set Computing 精簡指令集計(jì)算技術(shù)（RISC） Reduced Instruction Set Computing CISC RISC 4 處理器體系結(jié)構(gòu) CISC RISC A、指令愈豐富功能愈強(qiáng)，編譯程序愈好寫，指令效率愈高指令愈豐富功能愈強(qiáng)，編譯程序愈好寫，指令效率愈高 ； B、 指令系統(tǒng)愈豐富，愈可減輕軟件危機(jī)指令系統(tǒng)愈豐富，愈可減輕軟件危機(jī) ； C、指令系統(tǒng)豐富，尤其是存儲(chǔ)器操作指令的增多，可以改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；指令系統(tǒng)豐富，尤

23、其是存儲(chǔ)器操作指令的增多，可以改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量； D、以微程序控制器為核心，指令存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共享同一個(gè)物理存儲(chǔ)空間、以微程序控制器為核心，指令存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共享同一個(gè)物理存儲(chǔ)空間 。 (1) 復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（CISC）: 4 處理器體系結(jié)構(gòu) (1) 復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（CISC） 典型CISC處理器結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) (1) 復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（復(fù)雜指令集計(jì)算技術(shù)（CISC）: 一些典型的一些典型的CISC結(jié)構(gòu)處理器結(jié)構(gòu)處理器 4 處理器體系結(jié)構(gòu) CISC RISC (2) 精簡指令集計(jì)算技術(shù)（精簡指令集計(jì)算技術(shù)（RISC）: A、

24、精簡指令系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^對(duì)過去大量的機(jī)器語言程序進(jìn)行指令使用頻度的統(tǒng)計(jì)，、精簡指令系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^對(duì)過去大量的機(jī)器語言程序進(jìn)行指令使用頻度的統(tǒng)計(jì)， 來選取其中常用的基本指令來選取其中常用的基本指令 ； B、減少指令系統(tǒng)可采用的尋址方式種類，一般限制在、減少指令系統(tǒng)可采用的尋址方式種類，一般限制在2或或3種種 ； C、在指令的功能、格式和編碼設(shè)計(jì)上盡可能地簡化和規(guī)整，讓所有指令盡可能等、在指令的功能、格式和編碼設(shè)計(jì)上盡可能地簡化和規(guī)整，讓所有指令盡可能等 長長 ； D、單機(jī)器周期指令，即大多數(shù)的指令都可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成，并且允許處、單機(jī)器周期指令，即大多數(shù)的指令都可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成，并且

25、允許處 理器在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行一系列的指令理器在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行一系列的指令 。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) (2) 精簡指令集計(jì)算技術(shù)（精簡指令集計(jì)算技術(shù)（RISC）: 典型RISC處理器結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) (2) 精簡指令集計(jì)算技術(shù)（精簡指令集計(jì)算技術(shù)（RISC）: 一些典型的一些典型的RISC結(jié)構(gòu)處理器結(jié)構(gòu)處理器 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 流水線技術(shù) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 流水線技術(shù)流水線技術(shù) Pipeline Tecniche 流水線技術(shù)流水線技術(shù)允許計(jì)算機(jī)在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)的各步驟操作重疊進(jìn)行。特別是 ，當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，可以讀取下一條指令，也就意味著，在任何一個(gè)時(shí)刻可以 有不止一條指令在“流水線”

26、上，每條指令處在不同的執(zhí)行階段。這樣，即便讀 取和執(zhí)行每條指令的時(shí)間保持不變，計(jì)算機(jī)的總的吞吐量卻提高了。 流水技術(shù)特點(diǎn)：流水技術(shù)特點(diǎn)： 流水線可分成若干個(gè)互有聯(lián)系的子過程流水線可分成若干個(gè)互有聯(lián)系的子過程（功能段）（功能段）； 實(shí)現(xiàn)子過程的功能段所需時(shí)間盡可能相等，避免因不等而產(chǎn)生處理的實(shí)現(xiàn)子過程的功能段所需時(shí)間盡可能相等，避免因不等而產(chǎn)生處理的 瓶頸，形成瓶頸，形成流水線的斷流流水線的斷流； 形成流水處理，需要一段準(zhǔn)備時(shí)間，稱形成流水處理，需要一段準(zhǔn)備時(shí)間，稱“通過時(shí)間通過時(shí)間”。只有在此之后。只有在此之后 流水過程才穩(wěn)定；流水過程才穩(wěn)定； 指令流發(fā)生不能指令流發(fā)生不能順序執(zhí)行順序執(zhí)行時(shí)，

27、會(huì)使流水過程中斷，再形成流水過程，時(shí)，會(huì)使流水過程中斷，再形成流水過程， 則需要?jiǎng)t需要“通過時(shí)間通過時(shí)間”，所以流水過程不應(yīng)常斷流，否則效率就不會(huì)很，所以流水過程不應(yīng)常斷流，否則效率就不會(huì)很 高。高。 流水線技術(shù)工作原理：流水線技術(shù)工作原理： 流水線的原理 實(shí)現(xiàn)流水操作的基本思想是：流水線技術(shù)將一個(gè)重實(shí)現(xiàn)流水操作的基本思想是：流水線技術(shù)將一個(gè)重 復(fù)的時(shí)序過程分解成若干個(gè)子過程，每一個(gè)子過程都可有復(fù)的時(shí)序過程分解成若干個(gè)子過程，每一個(gè)子過程都可有 效地在其專用功能段上與其它子過程同時(shí)執(zhí)行。效地在其專用功能段上與其它子過程同時(shí)執(zhí)行。 流水線工作過程描述 流水線工作過程的描述：采用流水線工作過程的描

28、述：采用時(shí)時(shí)(間間)-空空(間間)圖圖的方法。的方法。 描述的是指令執(zhí)行流水線的時(shí)描述的是指令執(zhí)行流水線的時(shí)-空?qǐng)D?？?qǐng)D。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 流水線技術(shù)原理流水線技術(shù)原理 t8t7t6t5t4t3t2t1 執(zhí)行 指操作數(shù) 指令譯碼 取指令 空間 時(shí)間 12345 54321 12345 54321 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 并行處理結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 并行處理結(jié)構(gòu)并行處理結(jié)構(gòu) ： 自80年代來由于計(jì)算機(jī)電路的操作速度最終取決于光速，而現(xiàn)在的 許多電路已運(yùn)行在納秒級(jí)上，因此單處理器體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展正在接近極 限。為了超越單處理器的性能，一種合乎邏輯的方法就是把多個(gè)微處理 器聯(lián)

29、結(jié)起來，形成并行計(jì)算機(jī)并行計(jì)算機(jī)。 并行計(jì)算機(jī)并行計(jì)算機(jī)是由一組處理單元組成的。這組處理單元通過相互之間 的通信與協(xié)作，以更快的速度共同完成一項(xiàng)大規(guī)模的計(jì)算任務(wù)。 并行計(jì)算機(jī)并行計(jì)算機(jī)兩個(gè)主要的組成部分： (1) 計(jì)算節(jié)點(diǎn) (2) 節(jié)點(diǎn)間的通信與協(xié)作機(jī)制 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 并行處理的概念：并行處理的概念： 在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同 的工作，它們?cè)跁r(shí)間上能互相重疊，就稱為并行處理并行處理。 并行處理并行處理有兩個(gè)不同特征： 同時(shí)性同時(shí)性（Simultaneity）：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 并發(fā)性并發(fā)性（Concurrency）：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一

30、時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 并行處理的概念：并行處理的概念： 在同一時(shí)刻或是在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作， 它們?cè)跁r(shí)間上能互相重疊，就稱為并行處理并行處理。 并行處理并行處理有兩個(gè)不同特征： 同時(shí)性同時(shí)性（Simultaneity）：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。 并發(fā)性并發(fā)性（Concurrency）：兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。 并行處理計(jì)算機(jī)：并行處理計(jì)算機(jī)： 流水線計(jì)算機(jī)流水線計(jì)算機(jī) 陣列處理機(jī)陣列處理機(jī) 多處理器系統(tǒng)多處理器系統(tǒng) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 多處理器系統(tǒng)：多處理器系統(tǒng)： 按照著名的弗林(Flynn) 計(jì)算機(jī)分類模型，根據(jù)計(jì)算機(jī)的指令

31、和數(shù)據(jù)流的并行性， 把所有的計(jì)算機(jī)分為四類： （1）SISD (Single Instruction Stream Single Data Stream)單指令流單數(shù)據(jù)流 （2）SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream)單指令流多數(shù)據(jù)流 （3）MISD (Multiple Instruction Stream Single Data Stream)多指令流單數(shù)據(jù)流 （4）MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream)多指令流多數(shù)據(jù)流 4 處理器體系結(jié)構(gòu) （1）SISD

32、 (Single Instruction Stream Single Data Stream)單指令流單數(shù)據(jù)流單指令流單數(shù)據(jù)流 計(jì)算機(jī)的指令部件每次只對(duì)一條指令進(jìn)行譯碼和處理，并只對(duì)一個(gè)操作 部分分配數(shù)據(jù)，是按照排序的方式進(jìn)行順序處理，也就是說通常由一個(gè) 處理器和一個(gè)存貯器組成，它通過執(zhí)行單一的指令流對(duì)單一的數(shù)據(jù)流進(jìn) 行操作，指令按順序讀取，數(shù)據(jù)在每一時(shí)刻也只能讀取一個(gè)，傳統(tǒng)的馮 諾依曼機(jī)均屬此類。弱點(diǎn)是單片處理器處理能力有限，同時(shí)，這種結(jié)構(gòu) 也沒有發(fā)揮數(shù)據(jù)處理中的并行性潛力，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)或高速系統(tǒng)中，很少 采用SISD結(jié)構(gòu)。 典型的馮典型的馮諾依曼計(jì)算機(jī)大多采用諾依曼計(jì)算機(jī)大多采用SISD結(jié)構(gòu)

33、結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) （2）SIMD (Single Instruction Stream Multiple Data Stream)單指令流多數(shù)據(jù)流單指令流多數(shù)據(jù)流 屬于并行運(yùn)算計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)有多個(gè)處理單元，由單一的指令部件控制，按照 同一指令流的要求為他們分配各不相同的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為由一個(gè) 控制器、多個(gè)處理器、多個(gè)存貯模塊和一個(gè)互連總線（網(wǎng)絡(luò)）組成。所有”活 動(dòng)的”處理器在同一時(shí)刻執(zhí)行同一條指令，但每個(gè)處理器執(zhí)行這條指令時(shí)所用 的數(shù)據(jù)是從它本身的存儲(chǔ)模塊中讀取的。對(duì)操作種類多的算法，當(dāng)要求存取全 局?jǐn)?shù)據(jù)或?qū)τ诓煌臄?shù)據(jù)要求做不同的處理時(shí)，它是無法獨(dú)立勝任的。 早期的多處理器

34、計(jì)算機(jī)多屬于早期的多處理器計(jì)算機(jī)多屬于SIMD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 4 處理器體系結(jié)構(gòu) （3）MISD (Multiple Instruction Stream Single Data Stream)多指令流單數(shù)據(jù)流 流水線處理計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)具有多個(gè)處理單元，按照多條不同的指令要求同時(shí) 對(duì)同一數(shù)據(jù)流及其處理輸出的結(jié)果進(jìn)行不同的處理，是把一個(gè)單元的輸出作為 另一個(gè)單元的輸入。 MISD結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)只出現(xiàn)于早期自動(dòng)控制系統(tǒng)中，目結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)只出現(xiàn)于早期自動(dòng)控制系統(tǒng)中，目 前已很少應(yīng)用。前已很少應(yīng)用。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) 目前，目前，MIMD開始作為一種通用多處理器體系結(jié)構(gòu)出開始作為一種通用多處理器體系結(jié)構(gòu)出 現(xiàn)現(xiàn)

35、 （4）MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream)多指令流多數(shù)據(jù)流 多處理機(jī)系統(tǒng)：是指能實(shí)現(xiàn)指令、數(shù)據(jù)作業(yè)、任務(wù)等各級(jí)全面并行計(jì)算的多機(jī)處 理系，統(tǒng)，典型的MIMD系統(tǒng)由多臺(tái)處理機(jī)、多個(gè)存儲(chǔ)模塊和一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)組成， 每臺(tái)處理機(jī)執(zhí)行自己的指令，操作數(shù)也是各取各的。MIMD結(jié)構(gòu)中每個(gè)處理器都 可以單獨(dú)編程，因而這種結(jié)構(gòu)的可編程能力是最強(qiáng)的。但由于要用大量的硬件資 源解決可編程問題，硬件利用率不高。 4 處理器體系結(jié)構(gòu) （4）MIMD (Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream

36、)多指令流多數(shù)據(jù)流 一些具有代表性的一些具有代表性的MIMD計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 第五節(jié)第五節(jié) 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（Soft System） 軟件軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它是計(jì)算機(jī)程序以及與程序有 關(guān)的各種文檔的總稱。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件硬件和軟件軟件兩個(gè)組成部分。硬件 是所有軟件運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件能充分發(fā)揮硬件的功能作用并且可以 擴(kuò)充硬件功能，完成各種系統(tǒng)及應(yīng)用任務(wù)，兩者互相促進(jìn)、相輔相成、 缺一不可。 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)組成軟件系統(tǒng)組成: 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件的劃分：系統(tǒng)軟件的劃分： 操作系統(tǒng) DOS、

37、Windows2003/XP、Windows NT；UNIX、Vista 語言處理 程序 各種語言（C、C+、Java等）的翻譯程序 數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng) FoxBASE、FoxPro、SQL Server 、ORACLE 服務(wù)軟件 編輯程序、連接裝配程序、打印管理程序、測(cè)試程序、 診斷程序等 其他 網(wǎng)絡(luò)管理軟件等 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 應(yīng)用軟件的分類：應(yīng)用軟件的分類： 文檔處理 軟件 WORD、EXCEL、PowerPoint、Author ware等 圖形處理 軟件 AutoCAD、3DS、PaintBrush、PhotoShop等； 管理信息 系統(tǒng) MIS、MFS等 學(xué)科領(lǐng)域 專用軟件 CIM

38、S（CAD/CAM）、Matlab、Protel等 其他 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件、娛樂軟件等 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 兩種重要的軟件：兩種重要的軟件： 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) （1） 什么是操作系統(tǒng)什么是操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最低層的系統(tǒng)軟件，它是對(duì)硬件系統(tǒng)是最低層的系統(tǒng)軟件，它是對(duì)硬件系統(tǒng) 功能的首次擴(kuò)充。功能的首次擴(kuò)充。 操作系統(tǒng)是指用來控制和管理計(jì)算機(jī)硬件資源和操作系統(tǒng)是指用來控制和管理計(jì)算機(jī)硬件資源和 軟件資源的程序集合。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中極為重要的軟件資源的程序集合。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中極為重要的 系統(tǒng)軟件，用于統(tǒng)一管理

39、計(jì)算機(jī)資源，合理地組織計(jì)系統(tǒng)軟件，用于統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)資源，合理地組織計(jì) 算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部分之間、系算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各部分之間、系 統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) （2）操作系統(tǒng)的功能： CPU管理管理 處理機(jī)管理主要解決對(duì)中央處理器（處理機(jī)管理主要解決對(duì)中央處理器（CPU）的分配調(diào)）的分配調(diào) 度策略、分配實(shí)施和資源回收等問題。處理機(jī)是計(jì)算機(jī)系度策略、分配實(shí)施和資源回收等問題。處理機(jī)是計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中的關(guān)鍵性資源。統(tǒng)中的關(guān)鍵性資源。 存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理 存儲(chǔ)管理主要管理內(nèi)存資源，根據(jù)用戶程序的要求給它存

40、儲(chǔ)管理主要管理內(nèi)存資源，根據(jù)用戶程序的要求給它 分配內(nèi)存，保護(hù)用戶存放在內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞，分配內(nèi)存，保護(hù)用戶存放在內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞， 同時(shí)存儲(chǔ)管理還解決內(nèi)存的擴(kuò)充問題。同時(shí)存儲(chǔ)管理還解決內(nèi)存的擴(kuò)充問題。 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 設(shè)備管理設(shè)備管理 設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理各類外圍設(shè)備，解決文件的共享、設(shè)備管理負(fù)責(zé)管理各類外圍設(shè)備，解決文件的共享、 保密和保護(hù)問題，包括分配、啟動(dòng)文件管理、支持文件的保密和保護(hù)問題，包括分配、啟動(dòng)文件管理、支持文件的 存儲(chǔ)、檢索和修改等操作。存儲(chǔ)、檢索和修改等操作。 文件管理文件管理 在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)不僅把程序、數(shù)據(jù)、在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)不僅把程序、數(shù)據(jù)、 各種信息，甚至把外設(shè)都當(dāng)作文件來管理。通過文件系統(tǒng)各種信息，甚至把外設(shè)都當(dāng)作文件來管理。通過文件系統(tǒng) 的管理，把存儲(chǔ)量很大，但不易使用的外存儲(chǔ)器改造成為的管理，把存儲(chǔ)量很大，但不易使用的外存儲(chǔ)器改造成為 按名