[體系結構學習筆記1-4] 系統的發展和併發性的發展
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[1.4.1] 馮·諾依曼結構
存儲程序原理的基本點：指令驅動
程序預先存放在計算機存儲器中，計算機一旦啓動，就能按照程序指定的邏輯順序執行這些程序，自動完成由程序所描述的處理工作
需要注意數據流方向
- 特點
- 以運算器爲中心,集中控制。
- 在存儲器中，指令和數據同等對待
- 存儲器是按地址訪問、按順序線性編址的一維結構，每個單元的位數是固定的
- 指令的執行是順序的
- 指令由操作碼和地址碼組成
- 指令和數據均以二進制編碼表示，採用二進制運算
對系統結構進行的改進
- 輸入/輸出方式的改進
- 並行處理
- 存儲器組織結構發展
- 指令集發展
[1.4.2] 軟件對系統結構的影響
軟件的可移植性(Portability)是指軟件不修改或者只經過少量修改就可以由一臺機器移到另一臺機器上運行，同一軟件可應用於不同的環境。
實現軟件移植的技術主要有如下：
統一高級語言
近期困難但長遠來看依然是必須解決的重要問題之一
系列機
- 系列機：具有相同的系統結構，但組成和實現技術不同的一系列計算機系統
模擬和仿真
- 模擬和仿真：從指令系統來看，是指要在一種機器的系統結構上實現另一種機器的指令系統
- 模擬（Simulation）：用機器語言程序解釋實現軟件移植的方法
- 仿真（Emulation）：用微程序直接解釋另一種機器指令的方法
模擬
進行模擬工作的A機稱爲宿主機（Host Machine）；被模擬的B機稱爲虛擬機（Virtual Machine）
所有爲各種模擬所編制的解釋程序通稱爲模擬程序，編制非常複雜和費時
只適合於移植運行時間短，使用次數少，而且在時間關係上沒有約束和限制的軟件
仿真
進行仿真工作的A機稱爲宿主機
被仿真的B機稱爲目標機（Target Machine）
所有爲仿真所編制的解釋微程序通稱爲仿真微程序；
二者的選擇
[1.4.3] 並行性的發展
並行性的概念
- 並行性（Parallelism）：計算機系統在同一時刻或者同一時間間隔內進行多種運算或操作
- 同時性（Simultaneity）：兩個或兩個以上的事件在同一時刻發生
- 併發性（Concurrency）：兩個或兩個以上的事件在同一時間間隔內發生
- 目的是爲了能並行處理，以提高計算機的效率
提高並行性的技術途徑
- 時間重疊: 引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設備的各個部分，以加快硬件週轉而贏得速度
- 資源重複: 引入空間因素，以數量取勝。通過重複設置硬件資源，大幅度地提高計算機系統的性能
- 資源共享：這是一種軟件方法，它使多個任務按一定時間順序輪流使用同一套硬件設備
單處理機
在發展高性能單處理機過程中，起主導作用的是時間重疊原理 (部件功能的專用化)
資源重複原理的運用也和普遍(實質是模擬多處理機的功能，形成虛擬機的概念)
多處理機
多機系統遵循時間重疊、資源重複、資源共享原理，發展爲3種不同的多處理機：異構型多處理機、同構型多處理機、分佈式系統
耦合度：反映多機系統中各機器之間物理連接的緊密程度和交互作用能力的強弱