计算机系统的基本结构与组成冯·诺依曼结构及其改进计算机工作原理（模型机）计算机系统的多层结构系统分析层（数学模型、算法）2.2计算机体系的工作原理微计算机组成原理传统意义的三总线，看成CPU引脚的延伸数据总钱DB（DataBus）用来传输数据信息，是双向总线，CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据，又可通过DB将内部数据送至内存或输出设备。地址总线AB（AddressBus）用于传送CPU发出的地址信息，是单向总线。目的是指明与CPU交换信息的内存单元或I/O设备。控制总线CB（ControlBus）用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。其中有的是CPU向内存和外设发出的信息，有的则是内存或外设向CPU发出的信息。可见，CB中每一根线的方向是一定的、单向的，但作为一个整体则是双向的，所以在各种结构框图中，凡涉及到控制总线CB，均以双向线表示。MPU暂存器寄存器阵列以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑，完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算存储器组织……主板芯片组指令类型示例程序的执行过程CPU指令集指令类型、格式、寻址方式，RISC或CISC策略存储器系统分级实现系统需求（寄存器、高速缓存、主存、辅存）运算器+控制器+寄存器=CPU总线结构并行处理技术PKCISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机）不断增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由程序段完成的功能，从而实现软件功能的硬化。RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）通过减少指令种类和简化指令功能来降低硬件设计复杂度，从而提高指令的执行速度。现代计算机：RISC+CISCCISC与RISC(ComplexInstructionSetComputer&ReducedInstructionSetCompute)美国加州大学Berkeley分校的研究结果表明：许多复杂指令很少被使用，“2-8原则”控制器硬件复杂（指令多，且具有不定长格式和复杂的数据类型），占用了大量芯片面积，且容易出错，VLSI设计困难。指令操作繁杂，执行速度慢。指令规整性不好，不利于采用流水线技术提高性能。RISC的特点及设计思想流水线结构（指令并行）把一个复杂的过程分解为若干子过程（工序），每个子过程由专门的功能部件完成工序划分越细，则只完成更简单的任务各工序用相同的时间完成该阶段任务流水线技术是一种将每条指令分解为多步骤，并让各步操作重叠进行，从而实现几条指令并行处理的技术。利用好流水线，需要每条指令执行能分解为相同的步数；每步的执行时间相同——适合RISC指令集DIVR2,R1DIVR2,R1超标量结构存储器子系统CPU虚拟内存CPU总线与输入/输出子系统控制器大规模并行处理机（MPP）是一种价格昂贵的超级计算机，它由许多CPU通过高速专用互联网络连接。机群（cluster）由多台同构或异构的独立计算机通过高性能网络或局域网连在一起协同完成特定的并行计算任务。刀片（blade）通常指包含一个或多个CPU、内存以及网络接口的服务器主板。通常一个刀片柜共享其它外部I/O和电源，而辅助存储器则有距离刀片柜较近的存储服务器提供。网格（Network）是一组由高速网络连接的不同的计算机系统，可以相互合作也可独立工作。网格计算机将接受中央服务器分配的任务，然后在不忙的时候（如晚上或周末）执行这些任务。多核处理器与多线程技术PU1处理器2.4计算机系统性能描述〖例〗计算机时钟频率f=100MHz，4种类型指令，其使用率和CPI如表所示