1.2 计算机体系结构

2025-06-17 09:13:11 更新

计算机体系结构(computer architecture)是指计算机的概念性结构、功能和性能特性,它从一个更高的层次对计算机的结构和特征等宏观特性进行研究。

计算机体系结构分类


标准

分类

描述

1

宏观上按处理机的数量

单处理系统

指利用一个处理单元与其他外部设备结合起来,实现存储、计算、通信、输入与输出等功能的系统。

并行处理与多处理系统

指为了充分发挥问题求解过程中处理的并行性,将两个以上的处理机互连起来,彼此进行通信协调,以便共同求解一个大问题的计算机系统。

分布式处理系统

指物理上远距离而松耦合的多计算机系统。其中,物理上的远1匝离意味着通信时间与处理时间相比已不可忽略,在通信线路上的数据传输速率要比在处理机内部总线上传输慢得多,这也正是松耦合的含义。

2

微观上按并行程度

Flynn分类法

1966年,M.J.Flynn提出按指令流和数据流的多少进行分类。指令流为机器执行的指令序列,数据流是由指令调用的数据序列。

单指令流单数据流(Single Instruction stream Single Data stream, SISD)

单指令流多数据流(Single Instruction stream Multiple Data stream, SIMD)

多指令流单数据流(Multiple Instruction stream Single Data stream, MISD)

多指令流多数据流(Multiplelustniction stream Multiple Data stream, MIMD )

冯泽云分类法

1972年,美籍华人冯泽云提出按并行度对各种计算机系统进行结构分类。所谓最大并行度,是指计算机系统在单位时间内能够处理的最大二进制位数。

字串行位串行(WSBS)计算机

字并行位串行(WPBS)计算机

字串行位并行(WSBP)计算机

字并行位并行(WPBP)计算机

Handler分类法

1977年,德国的汉德勒(Wolfgang Handler)提出一个基于硬件并行程度计算并行度的方法,把计算机的硬件结构分为二个层次:处理机级、每个处理机中的算逻单元级、每个算逻单元中的逻辑门电路级。分别计算这三级中可以并行或流水处理的程序,即可算出某系统的并行度。

Kuck分类法

1978年,美国的库克提出与Flynn分类法类似的方法,用指令流和执行流(execution stream)及其多重性来描述计算机系统控制结构的特征。

单指令流单执行流(SISE)

单指令流多执行流(SIME)

多指令流单执行流(MISE)

多指令流多执行流(MIME)