计算机系统分类

计算机系统分类以上是我对计算机系统结构的一些浅显认识 参考了一些其他博主的资料

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简介

计算机的发展历程是:电子管-晶体管-集成电路-大规模集成电路–超大规模集成电路
我们如今约定俗成的认为的计算机的模型为冯诺依曼机,组成部分为:存储器、运算器、控制器,输入设备和输出设备。
计算机的系统结构(computer architecture):指机器语言级机器(物理机器)的系统结构,他主要研究软件、硬件功能分配,确定软件、硬件界面(机器级),也就是从机器语言程序员或编译程序设计者的角度所看到的机器物理系统的抽象。
计算机组成(computer organization):是指计算机系统的逻辑实现,包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等,其目标是合理的把各种部件、设备组成计算机,以实现特点的系统结构,同时满足所希望达到的性能价格比。
计算机实现(computer implentation):是指计算机组成的物理实现。
在这里插入图片描述

计算机系统的分类

计算机系统的分类,如今较有争议的观点就是Flynn分类、冯氏分类、Handler分类和Kuck分类 

一、Flynn分类

 Flynn分类是按照两个独立的维度进行划分,并两两组合得到的四种类型。 指令流(Instruction Stream):机器指令的执行序列 数据流(Data Stream):由指令流调用的数据序列,包括输入数据和中间结果。 多倍性:在系统性能瓶颈部件上同时处于同样执行阶段的指令和数据的最大可能个数。 
类型 特点 典型代表
SISD 传统串行计算机,一个时钟周期仅处理一条指令和一条数据 早期的大型机/微型机/单核PC
SIMD 所有的处理器单时钟一条指令处理多条数据 矩阵处理器/向量流水线
MISD 多个处理单元各自独立使用指令处理一条数据 实时容错计算机/单一信号多频滤波器
MIMD 每个处理器执行各自的指令和各自的数据 超级计算机/集群服务器/多和计算机
现代大多数 CPU都包含了SIMD,特别是带有GPU的,可以用来处理多媒体。 MISD商用的非常少,通常为专用的特殊用途。 MIMD具有多个处理单元处理多条数据 

二、冯氏分类

 以最大并行度PM把计算机系统结构分为四类,其中字宽W表示在一个字中同时处理的二进制位数;位宽B表示在一个未片中能同时处理的字数。 
类型 特点 典型代表
WSBS 字串位串 第一代计算机发展初期的纯串行计算机
SIMD 字并位串 传统并行单处理机
MISD 字串位并 STARAN, MPP, DAP 属于这种结构
MIMD 字并位并 PEPE, ILLIAC Ⅳ, Cmmp 属于这种结构

三、Handler分类

 根据并行度和流水线处理的程度将计算机系统结构分成三个层次。 这三个层次分别为: 1、程序控制部件PCU的个数k; 2、算术逻辑不见ALU或处理部件PE的个数d 3、每个算术逻辑包含基本逻辑线路ELC的套数。 由此我们可以把一个计算机系统的结构用如下公式表述:t(系统型号)=(k,d,w)。 为了进一步揭示流水线的特殊性,一个计算机系统的结构可用公式表示:t(系统型号)=(k*k' ,d*d', w*w'); 其中k'表示宏流水线中控制程序控制部件的个数; d'表示指令流水线中算术逻辑部件的个数 w'表示操作流水线中基本逻辑线路的套数。 

四、Kuch分类

 与Flymn分类类似,根据指令流、执行流和多倍性来分类 单指令单执行流SISE-- 典型的单处理机 单指令流多执行流SISE--带多操作部件的处理机 多指令单执行流SIME--带指令级多道程序的单处理机 多指令多执行流MIME--多处理机 

总结:

以上是我对计算机系统结构的一些浅显认识,参考了一些其他博主的资料。计算机系统分类是在系统开发的角度去分析的,其中包含的一些名词概念也给出了相应的解释,如果不太清楚的,可以去查阅一些计算机组成原理关于计算机组成部件的相关知识可以更为清晰。

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