计算机系统多媒体扩展指令集,计算机系统结构.ppt

计算机系统结构

* * * * * * * * * * * * * * * * * PCI Express连接的每条线路包含两对导线，其中一对用于发送，另一对用于接收。数据包以每周期一位的速度在线路间传输。x1连接，即最小的PCIe连接，有一条由四根导线组成的线路。各方向上每周期都传输一位。x2链接包含八根导线，一次传输两位，x4链接传输四位，以此类推。其他配置还有x12、x16和x32。 计算机系统结构 课程QQ群： 2014秋 1、计算机的发展历史 数学计算的发展 经济的发展- 大数计算-对数-计算工具-…. 风靡18－19世纪的计算尺 鲍德温发明的手摇计算机，1873年 世界上第一台晶体管计算机TRADIC 物理材料器件的发展 机械-真空管-半导体器件-IC-硅光子器件….. 计算机的发展历史-Cont’d 电子管实物 晶体管实物 集成电路IC实物 INTEL双核CPU剖面图 现代集成电路的生产流程 1964年，IBM的System/360 大型机问世 1965年，小型计算机PDP-8问世 1976年，超级计算机Cray-1问世 1976年，苹果电脑Apple I现世 1981年，IBM个人电脑产生 计算机突飞猛进的几十年 2009 掌上电脑 计算机系统组成概述 Hardware: 硬件 Software: 软件 Firmware: 固件 Firmware Software OS Others APP Hardware Main memory I/O bridge ALU Register CPU chip Disk controller Graphics adapter USB controller Mouse Keyboard Monitor Disk I/O bus Bus interface 现代计算机的工作机制 CPU 现代计算机的硬件组成 输 入 设 备 控制器 ALU 寄存器 输 出 设 备 程序 数据 建立在冯.若依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念的基础上。 存储程序：指将指令、数据以二进制的形式存入计算机的存储器中。 程序控制：指计算机在启动后自动取出并执行存于存储器中的指令。 存储器 总线 (1)十进制 每位数符为0~9，逢十进一。 N10 = (2)二进制 每位数符为0或1，逢二进一。 N2 = 例．(110111.101)2 = 1?25 ?1?24 ?0?23 ?1?22 ?1?21 ?1?20 ?1?2-1 ?0?2-2?1?2-3 = (55.625)10 为什么要用二进制 二进制的优点：器件简单，传输方便 “从虚无创造万有，用一就够了”。--莱布尼兹，1697年 计算机的数学基础 逻辑函数与逻辑电路 一个简单电路 布尔 1854 <> <> 计算机的器件基础 数字集成电路的设计与实现 芯片制造过程 MOS器件原理 普通MOS晶体管 电阻特别大，断开状态； 电阻特别小，导通状态。 栅极与其它极之间电阻极大，电流很小，称为漏电流。通过电容耦合。 CMOS器件原理 CMOS电路的开关模型 CMOS逻辑电路很省电 数字化 模拟系统(连续系统) 现实世界是模拟的 模拟信号不容易被精确处理，而且易受干扰 模拟信号处理系统复杂，要求苛刻。 模拟量(连续量) 数字系统(离散系统) 数字量(离散量) 数字系统使用离散的、不连续的数字(0、1)表示任何量。 数字信号的产生和传输通常不易受噪声的影响，并且在推进之前噪声更易于清除(有很高的信噪比)，而且只要简单的电路。 模拟世界->数字世界->模拟世界 X86CPU微构架的演进 处理器的微构架：指一种处理器构架在芯片上的具体实现。 在一种处理器构架的家族内，微构架总是随着技术的进步不断被增强的，从而提高处理器的运行能力和效率，同时还要保证处理器构架的兼容性。 提升CPU性能的新技术 超标量流水线(superscalar pipeline) 乱序执行(Out-of-order Execution) 寄存器重命名(Register renaming) 宏指令融合(macro-op fusion) 微指令融合(micro-op fusion) 循环流检测器(Loop Stream Detector) 多媒体扩展指令集(MMX) 单指令多数据流扩展指令集(SSE,SSE2,SSE3,SSE4.1,SSE4.2) 芯片多处理技术(Chip Multiprocessing-CMP) 超线程技术(Hyper-Threading) 虚