計算機體系結構和發展

2021-03-04 05:21:58 字數 2672 閱讀 1779

第二階段

從60年代中期到70年代中期,是計算機系統發展的第二代。在這10年中計算機技術有了很大進步。多道程式、多使用者系統引入了人機互動的新概念,開創了計算機應用的新境界,使硬體和軟體的配合上了乙個新的層次。

實時系統能夠從多個資訊源收集、分析和轉換資料,從而使得程序控制能以毫秒而不是分鐘來進行。**儲存技術的進步導致了第一代資料庫管理系統的出現。計算機系統發展的第二代的乙個重要特徵是出現了「軟體作坊」,廣泛使用產品軟體。

但是,「軟體作坊」基本上仍然沿用早期形成的個體化軟體開發方法。隨著計算機應用的日益普及,軟體數量急劇膨脹。在程式執行時發現的錯誤必須設法改正;使用者有了新的需求時必須相應地修改程式;硬體或作業系統更新時,通常需要修改程式以適應新的環境。

上述種種軟體維護工作,以令人吃驚的比例耗費資源。更嚴重的是,許多程式的個體化特性使得它們最終成為不可維護的。「軟體危機」就這樣開始出現了。

2023年北大西洋公約組織的計算機科學家在聯邦德國召開國際會議,討論軟體危機課題,在這次會議上正式提出並使用了「軟體工程」這個名詞,一門新興的工程學科就此誕生了。

第三階段

計算機系統發展的第三代從20世紀70年代中期開始,並且跨越了整整10年。在這10年中計算機技術又有了很大進步。分布式系統極大地增加亍計算機系統的複雜性,區域網、廣域網、寬頻數字通訊以及對「即時」資料訪問需求的增加,都對軟體開發者提出了更高的要求。

但是,在這個時期軟體仍然主要在工業界和學術界應用,個人應用還很少。這個時期的主要特點是出現了微處理器,而且微處理器獲得了廣泛應用。以微處理器為核心的「智慧型」產品隨處可見,當然,最重要的智慧型產品是個人計算機。

在不到10年的時間裡,個人計算機已經成為大眾化的商品。

第四階段

在計算機系統發展的***已經不再看重單台計算機和程式,人們感受到的是硬體和軟體的綜合效果。由複雜作業系統控制的強大的桌面機及區域網和廣域網,與先進的應用軟體相配合,已經成為當前的主流。計算機體系結構已迅速地從集中的主機環境轉變成分布的客戶機/伺服器(或瀏覽器/伺服器)環境。

世界範圍的資訊網為人們進行廣泛交流和資源的充分共享提供了條件。軟體產業在世界經濟中已經占有舉足輕重的地位。隨著時代的前進,新的技術也不斷地湧現出來。

物件導向技術已經在許多領域迅速地取代了傳統的軟體開發方法。

三.基本原理

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、計算機實現是不同的概念。一種體系結構可能有多種組成,一種組成也可能有多種物理實現。

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。其目標是合理地把各種部件、裝置組成計算機,以實現特定的系統結構,同時滿足所希望達到的效能**比。一般而言,計算機組成研究的範圍包括:

確定資料通路的寬度、確定各種操作對功能部件的共享程度、確定專用的功能部件、確定功能部件的並行度、設計緩衝和排隊策略、設計控制機構和確定採用何種可靠技術等。計算機組成的物理實現。包括處理機、主存等部件的物理結構,器件的整合度和速度,器件、模組、外掛程式、底板的劃分與連線,專用器件的設計,訊號傳輸技術,電源、冷卻及裝配等技術以及相關的製造工藝和技術。

四.發展

智慧型革新

必須從硬體設計上就具備某些功能,比如自主的電腦系統管理、編譯器層面的多任務分配和通過虛擬或者其他技術實現的各個使用者、網路、裝置的有效隔離和管理,防止病毒過快擴張從而有效降低it的維護成本和費用。

未來十年內最會被關注的系統架構大遷移,乃是cell引領了完全可擴充套件的架構模式。儘管sony的初衷可能是生產乙個能強悍的遊戲機處理器,ibm和東芝卻有更深遠的打算,它可以從大型機、伺服器一直到手機維持統一的架構,需要改變的僅僅是頻率、核心數量等等相關引數,從而在開發的時候能夠具備在乙個機器上開發,在所有機器上執行的可能。儘管其中可能因為種種原因,比如作業系統的不同,無法實現完全的**共享,但實現**的二進位制共享是完全可能的。

由此意味著,使用cell的手機完全可以與相應的伺服器進行直接溝通和資源共享,從而把這些小資源集合成為乙個龐大的計算資源,在成就與否定自己的過程中實現資源的最大化利用。在這個資源體系之中,每個資源節點可能是微不足道的,但是每個節點的運算都可能被整個資源庫無窮放大,從而構成乙個完整的cell網路。

核心還是虛擬化

多核出現的意義還在於可以有資源用來虛擬化,可以實現更有意思的功能搭配。因此,無論是伺服器還是桌面運算系統,在虛擬化這個方向還將走得更遠,並且像hdtv這樣的數字內容逐步

多核架構之亂

現在的多核處理器設計呈現數種傾向。以amd和ibm的hypertransport派,可以實現分離快取的高速共享和資料交換,處理器之間的通訊也有直接的通道進行,因此可以通過分離的快取實現很高的效能。同時因為各個處理器核心具有自己的訪問記憶體機制,不相互干擾,在一些快取相關性特別嚴重的應用中,它這種架構是很有優勢的。

所謂成也蕭何,敗也蕭何,它這種架構具有明顯的取向,hypertransport作為它們傳輸幹道,是分利於小資料塊的連續傳輸,而對大資料塊的傳輸表現一般。對於未來應用,均衡性不是很好,但可以肯定的是,商用效能斷然奇佳。

(4)結論

技術應該是生活化的技術,生活也將成為技術化的生活,任何純粹的以追求技術而技術的做法都將很難得到認同和發展。很可喜的是,最近的計算機體系結構考慮到了一些生活細節,當然這些還遠遠不夠,站在人類的立場上,請不要認為我們對技術要求過於苛刻。

(5)參考文獻

1.書名: 計算機體系結構

作者:吳艷霞

出版社: 清華大學出版社

出版時間: 2023年10月1日

2. 計算機體系結構

作者:張晨曦

出版社:機械工業出版社

計算機體系結構

平行計算 之我見指導老師 陳麗萍 學院 資訊科學與工程學院 班級 計科0908班 姓名 原海南 學號 0909083125 完成日期 2012年5月21日 目錄1.平行計算簡介 1.1什麼是平行計算 1.2為什麼需要平行計算 1.3平行計算的歷史 1.4平行計算的現狀 2.平行計算與網際網路 2.1...

計算機體系結構複習

模擬試題一 課程名稱計算機系統結構適用班級 考試時間 120 分鐘班級學號姓名 一 單項選擇題 本大題共10小題,每小題2分,共20分。在每小題的四個備選答案中選出乙個符合題意的,並將其前面的序號填在題後的括號內。1.按flynn分類法,處理機illiac iv屬於 sisd simd misd m...

計算機體系結構報告

計算機組織與體系結構 實驗報告 實驗名稱 姓名班級 學號實驗一基本運算器實驗 一 實驗目的 1 了解運算器的組成結構。2 掌握運算器的工作原理。二 實驗裝置 pc 機一台,td cma 實驗系統一套。三 實驗原理 本實驗的原理如圖 1 1 1 所示。運算器內部含有三個獨立運算部件,分別為算術 邏輯和...