計(jì)算機(jī)組織（計(jì)算機(jī)領(lǐng)域名詞）

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域名詞計(jì)算機(jī)組織（計(jì)算機(jī)領(lǐng)域名詞）01內(nèi)容簡介基本原則基本組成展望目錄030204基本信息計(jì)算機(jī)運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等主要功能部件的相互連接和相互作用，借以實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級的各種功能和特性。從最基本的功能和作用原理來說，計(jì)算機(jī)是在控制器的全面控制下，接收經(jīng)數(shù)字化編碼的輸入信息（程序和數(shù)據(jù)），把它存放在存儲器中，根據(jù)程序的要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速運(yùn)算，產(chǎn)生結(jié)果數(shù)據(jù)輸出。因此，可以把運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備看成是一臺計(jì)算機(jī)的邏輯組成中最基本的功能部件。內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為從程序設(shè)計(jì)者角度所看到的計(jì)算機(jī)屬性，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中處于機(jī)器語言級；而計(jì)算機(jī)組織作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)和物理實(shí)現(xiàn)，其任務(wù)就是圍繞提高性能價(jià)格比的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在機(jī)器指令級的功能和特性。研究和建立各功能部件間的相互連接和相互作用，完成各個(gè)功能部件內(nèi)部的邏輯設(shè)計(jì)等是邏輯實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容；把邏輯設(shè)計(jì)深化到元件、器件級，則是物理實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。有時(shí)把前者稱為計(jì)算機(jī)組織，把后者稱為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。但是，隨著集成電路規(guī)模的日益增大。這兩步實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容很難分開，因此將它們統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)組織。計(jì)算機(jī)的許多重要特性，如快速性、通用性、準(zhǔn)確性、邏輯性等，均來源于最主要的結(jié)構(gòu)原理，即存儲程序原理，它是了解計(jì)算機(jī)組織的關(guān)鍵。根據(jù)存儲程序原理構(gòu)造的計(jì)算機(jī)稱為存儲程序計(jì)算機(jī)，又稱諾伊曼型計(jì)算機(jī)。存儲程序原理的基本點(diǎn)是指令驅(qū)動，即程序由指令組成，并和數(shù)據(jù)一起存放在計(jì)算機(jī)存儲器中。機(jī)器一經(jīng)啟動，就能按照程序指定的邏輯順序把指令從存儲器中讀出來逐條執(zhí)行，自動完成由程序所描述的處理工作。這是計(jì)算機(jī)與一切手算工具的根本區(qū)別。存儲程序概念最早是由匈牙利人J.諾伊曼于1946年提出來的。他同時(shí)提出了一個(gè)完整的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)雛型，其基本組成就是上述五種功能部件。它的存儲器是4096個(gè)40位存儲字的集合體，利用示波管存儲器來實(shí)現(xiàn)。存儲單元按線性編址，同等地存放數(shù)據(jù)和程序。基本組成基本組成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能部件包括有中央處理器、控制器、存儲器和輸入輸出子系統(tǒng)。中央處理器中央處理器一般包括運(yùn)算器和控制器。根據(jù)完成操作的種類和速度的不同要求，運(yùn)算器可以采用不同的實(shí)現(xiàn)方法?；舅阈g(shù)邏輯操作由硬件實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜操作則既可由硬件、固件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件實(shí)現(xiàn)。在要求速度很高的場合，則采用流水線運(yùn)算部件或陣列乘法器等并行處理組織形式。中央處理器組織的特點(diǎn)主要反映在寄存單元的選擇上。依照這一特點(diǎn)，可以區(qū)分兩種不同的組織形式。1.多通用寄存器計(jì)算機(jī)組織早期的計(jì)算機(jī)采用單一的累加器作為寄存單元，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)則普遍采用多通用寄存器。它們既可提供操作數(shù)和保存操作結(jié)果，也可提供尋址中需要的基址、變址量、主存地址，或保存子程序參量，堆棧指針等。必要時(shí)，還設(shè)置一些專用寄存器，如暫存寄存器、條件碼寄存器等。操作單元主要是算術(shù)邏輯單元，擔(dān)負(fù)基本算術(shù)邏輯運(yùn)算。在有必要由硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算術(shù)運(yùn)算的巨型和大型計(jì)算機(jī)中，還設(shè)置有各種浮點(diǎn)運(yùn)算部件、乘除運(yùn)算部件等。2.堆棧計(jì)算機(jī)組織堆棧計(jì)算機(jī)的中央處理器組織與前一種組織形式有所不同?；驹瓌t基本原則計(jì)算機(jī)組織的發(fā)展過程體現(xiàn)了下列幾條基本原則。信息流量平衡計(jì)算機(jī)組織的發(fā)展是一個(gè)不斷爭取高運(yùn)算速度、大存儲容量、強(qiáng)處理功能、低機(jī)器價(jià)格的過程。為了發(fā)揮所有功能部件的總效能，必須謀求計(jì)算機(jī)各部件間的信息流量平衡。因此，各功能部件工作速度的相互匹配是計(jì)算機(jī)組織合理性的標(biāo)志。例如，層次和并行存儲系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展是謀求中央處理器和存儲器之間信息流量平衡的結(jié)果。層次化采用層次概念來研究計(jì)算機(jī)組織可以達(dá)到兩個(gè)目的。一是把外層的標(biāo)準(zhǔn)化與內(nèi)層的多樣化結(jié)合起來,如用標(biāo)準(zhǔn)的輸入-輸出通道或接口經(jīng)過設(shè)備控制器驅(qū)動多種特性迥異、類型不一的外圍設(shè)備；二是實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)，這與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各層虛擬機(jī)器的原理類似。例如，虛擬存儲器就是在層次組織的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，使用戶無需介入實(shí)際存儲系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，以接近于高速緩沖存儲器的存取速度使用比主存容量大得多的主、輔存儲統(tǒng)一的地址空間。模塊化無論是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全局或是局部,都可以利用模塊化概念劃分為相對獨(dú)立的部分，各部分至少具有一定程度上完整的處理功能和獨(dú)立的自治控制能力。展望展望隨著大規(guī)模集成電路和微處理器的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的諾伊曼型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)原理正在經(jīng)受一場挑戰(zhàn)。如果說至今關(guān)于功能部件的劃分和互連都是針對單處理機(jī)而言的，那么利用廉價(jià)硬件構(gòu)成的各種功能分布或任務(wù)分布多處理機(jī)系統(tǒng)則需要采取更為復(fù)雜的組織方式，來