1.1 ORGANIZATION（机构） AND ARCHITECTURE（架构）

COMPUTER ARCHITECTURE:

        attributes of a system visible to a programmer

意指系统中那些面向于程序员的特性；

        attributes that have a direct impact on the logical execution of a program

换句话说，意指那些在程序的逻辑执行上有直接影响的特性。

ISA defines：

        通常，计算机架构等同于指令集架构( instruction set architecture, ISA );

•  instruction format 指令格式
•  instruction opcode 指令操作码
• register 寄存器
• instruction and data memory 指令内存和数据内存
• 已执行指令对寄存器和内存的影响
• 关于控制指令运行的算法

 Architectural Attributes（架构特性）include: 

• The instruction set   指令集
• The number of bits used to represent various data types(e.g. numbers, characters)     用于表示各种数据类型(例如数和字符)的二进制数的长度
• I/O mechanisms  I/O机制
• techniques for addressing memory  内存寻址的技术

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COMPUTER ORGANIZATION:

Operational units and their interconnections that realize the architectural specifications

意指一些操作单元以及它们之间形成架构要求的互联关系。

Organizational Attributes（机构特性）include:

• Hardware details transparent to the programmer: control signals  向程序员保密的硬件资料
• Interfaces between the computer and peripherals  计算机和外部设备之间的接口
• Memory technology used  所使用的内存技术

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Examples：

Computer architecture issue  

1.whether a computer will have a multiply instruction？

计算机是否会有乘法指令？

Computer organization issue

2.whether that instruction will be implemented by a special multiply unit or by a mechanism that makes repeated use of the add unit of the system

乘法指令将通过哪种方案实现？是通过特殊的乘法单元？还是通过使用多个加法单元的机制？

这种机构决策，可能要基于：

• anticipated frequency  使用乘法指令的期望频率值
• relative speed  实现乘法指令方案之间的相对速度
• cost and physical size  特殊乘法单元的成本和物理尺寸

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Further:

        时至今日，架构和机构之间的界定依然很重要。

        许多计算机制造商都会提供一系列计算机模型,它们都采用“同种架构，不同机构”的设计理念。这使得，同系列的不同模型具有不同的价格和性能。

all with the same architecture but with differences in organization.

        此外，独特的架构可能会跨越多年，并覆盖着一些别致的计算机模型；对于这种类型的计算机，它的机构会随着技术的变化而演变。

        “同种架构，不同机构”的理念，在IBM System/370架构上得以体现。

        IBM在1970年首次推出 IBM System/370 架构；该架构被一些模型采用。此时，保守的客户可以购买“廉价(cheaper, slower)”的模型。若需求增加，客户则可轻松提升到“昂贵(more expensive, faster)”的模型；因为升级模型不会影响之前的使用数据。随后的数年，IBM又推出了许多改进的全新模型，以代替陈旧的模型。这些新模型依然保留了过去的架构。

        值得注意的是：System/370架构，经过一些改进后，依然作为现今的IBM巨型机产品线的架构。微型计算机(microcomputer)的出现，拉近了架构和机构之间的关系。

        技术的变革，不仅影响了机构，还催生出了强大且复杂的架构。

        总体来说，这种微型机器降低了迭代兼容性(generation-to-generation compatibility)的需求。这使得，机构设计决策与架构设计决策之间具有密切的相互制约关系。

        微型计算机的例子有：Reduced instruction set computer (RISC)

学习笔记整理源自：

<Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface>

 David Patterson & John Hennessy