計算機組成原理

華中科技大學計算機學院秦磊華abc_119@126.comLhqin@計算機1計算機組成原理是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，主要介紹計算機各大組成部件的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計方法以及組成整機的有關(guān)技術(shù)。B：本課程的主要內(nèi)容?計算機系統(tǒng)概論?數(shù)據(jù)信息的表示方法?信息的存儲?指令系統(tǒng)的分析與設(shè)計?控制器的原理和設(shè)計?系統(tǒng)總線?輸入輸出A：課程介紹計算機組成原理是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，主要介紹計算機各2計算機組成原理在計算機系列課程中的地位和作用

計算機組成原理數(shù)字邏輯電路匯編語言計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機接口技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)用其它基礎(chǔ)課

基礎(chǔ)課

專業(yè)基礎(chǔ)課

專業(yè)課計算機組成原理在計算機系列課程中的地位和作用數(shù)字邏輯電路3參考書目：1.(美)RANDALE.BRYANT；DAVIDO‘HALLARON.深入理解計算機系統(tǒng)（修訂版）.(08年度暢銷榜TOP50).中國電力出版社.2.(荷)ANDREWS.TANENBAUM.計算機組成結(jié)構(gòu)化方法（英文影印版）（第5版）.人民郵電出版社.3.(美)DAVIDA.PATTERSON；JOHNL.HENNESSY.計算機組成與設(shè)計硬件/軟件接口(原書第3版).機械工業(yè)出版社.4.CarlHamacherZvonkoVranesicSafwatZaky著.計算機組成.機械工業(yè)出版社.5.唐朔飛.計算機組成原理(第2版).高等教育出版社6.白中英；戴志濤；周鍥；楊旭東；張杰.計算機組成原理.科學出版社.參考書目：1.(美)RANDALE.BRYANT；DAVI4

全書教學學時安排第一章計算機系統(tǒng)概述3學時第二章數(shù)據(jù)信息的表示5學時第三章運算方法與運算器8學時第四章存儲系統(tǒng)12學時第五章指令系統(tǒng)4學時第六章中央處理器10學時第七章流水線（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中學習）第八章系統(tǒng)總線4學時第九章輸入/輸出系統(tǒng)6學時共計52學時全書5

本章主要知識點：?計算機硬件系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成、各有何作用？?馮諾依曼計算機的工作原理?計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)?透明性概念?固件?計算機系統(tǒng)的性能評價第一章計算機系統(tǒng)概論本章主要知識點：第一章6一、計算機系統(tǒng)的概念1、計算機系統(tǒng)的構(gòu)成：硬件+軟件構(gòu)成的復(fù)雜的自動化設(shè)備，由多層次結(jié)構(gòu)構(gòu)成。?硬件：由有形的電子器件構(gòu)成,如運算器、控制器、存儲器等?軟件：為了方便用戶使用計算機而編制的各種程序。2、計算機的分類（可從不同的角度進行）模擬計算機(analoguecomputer):數(shù)據(jù)的表示和處理以模擬信號進行。數(shù)字計算機(digitalcomputer)：數(shù)據(jù)的表示和處理以數(shù)字信號進行。一、計算機系統(tǒng)的概念2、計算機的分類（可從不同的角度進行）73、數(shù)字計算機的分類

專用機：為某些特定的應(yīng)用需求而設(shè)計的計算機通用機：巨、大、中、小、微、單片3、數(shù)字計算機的分類專用機：為某些特定的應(yīng)用需求而設(shè)計的84、計算機的應(yīng)用科學計算自動控制測量和測試信息處理教育、衛(wèi)生家用電器人工智能4、計算機的應(yīng)用科學計算9二、計算機硬件二、計算機硬件10二、計算機硬件1)運算器：完成算術(shù)運算、邏輯運算、比較、轉(zhuǎn)移和測試等功能的部件。另外還具有傳輸數(shù)據(jù)的功能。條件狀態(tài)寄存器二、計算機硬件1)運算器：完成算術(shù)運算、邏輯運算、比較、轉(zhuǎn)移11指揮協(xié)調(diào)計算機其他部件進行工作的重要部件?？刂破鞲鶕?jù)不同的指令，產(chǎn)生指令執(zhí)行過程中所需要的控制信號。運算器+控制器件=？2)控制器CPU指揮協(xié)調(diào)計算機其他部件進行工作的重要部件。控制器12計算機組成原理(華科)chap課件13?保存程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果的場所;

?常用的單位和之間的換算關(guān)系位—bit字節(jié)---Byte1Byte=8bitKBIKB=1024B(需要10位表示)MB1MB=1024KB（需要20位表示）GB1GB=1024MB（需要30位表示）TB1TB=1024GB（需要40位表示）⑦PB1PB=1024TB(需要50位表示)3)內(nèi)存儲器(Memory)?保存程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果的場所;3)內(nèi)存儲器(Memory14?存儲器的結(jié)構(gòu)及訪問機制示意圖ＣＰＵ＋存儲器=？主機?存儲器的結(jié)構(gòu)及訪問機制示意圖ＣＰＵ＋存儲器=？154)輸入和輸出設(shè)備?常用的輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標、掃描儀、磁盤機、磁帶機等?常用的輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀、磁盤機、磁帶機等?提供人---機接口topolgy4)輸入和輸出設(shè)備?常用的輸入設(shè)備：?常用的輸出設(shè)備：?提165)系統(tǒng)總線計算機內(nèi)各大部件之間的連接部件。5)系統(tǒng)總線計算機內(nèi)各大部件之間的連接部件。172.馮諾依曼計算機的體系結(jié)構(gòu)由五大部分組成;基本原理：存儲程序和程序控制;計算機的大體工作過程可描述如下：①通過輸入設(shè)備將解題程序和數(shù)據(jù)送入主存。(存儲程序)①②③③③③④⑤②控制器從主存中逐條取出程序的指令，并控制實現(xiàn)指令功能。③在指令功能實現(xiàn)過程中，由運算器完成對數(shù)據(jù)的運算處理。④將運算結(jié)果送主存。⑤通過輸出設(shè)備反饋程序運行結(jié)果。②~⑤稱為程序控制2.馮諾依曼計算機的體系結(jié)構(gòu)由五大部分組成;計算機的大體18

馮諾依曼計算機的基本體系結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機:Intel80X86ARM7MIPS等。

哈佛結(jié)構(gòu)計算機：MotorolaMC68、ZilogZ8、ARM9、ARM10、ARM11等?，F(xiàn)代計算機多是Cache采用哈佛結(jié)構(gòu)，主存采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)。?未來的計算機體系結(jié)構(gòu)(馮諾依曼結(jié)構(gòu)的不足：并行能力不夠)

數(shù)據(jù)流計算機馮諾依曼計算機的基本體系結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)19

應(yīng)用軟件：為解決某些具體的問題而編制的各種程序

系統(tǒng)軟件：為簡化程序設(shè)計，方便計算機的使用、提高計算機的使用效率，發(fā)揮和擴大計算機的功能及用途而編制的各種程序。

?各種服務(wù)程序：診斷、排錯程序

?語言程序：匯編、C、編譯等

?操作系統(tǒng)OS

?DBMS三、計算機軟件軟件的分類：

未來軟件的發(fā)展趨勢：人--機界面不斷提升、智能化應(yīng)用軟件：為解決某些具體的問題而編制的各種程序20四、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1、五級結(jié)構(gòu)，不同的級面向不同的用戶對象，采用不同的方法和不同的設(shè)計工具進行各級程序設(shè)計。2、分級的好處：有利于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，單級的修改只需要修改相鄰級的接口或相鄰級，不會影響其它級。四、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1、五級結(jié)構(gòu)，不同的級面向不同的用戶21?第1、2級由硬件實現(xiàn)，3~5級由軟件實現(xiàn)，稱為虛擬機。?第1微程序設(shè)計級，用戶只能用微指令編寫程序，并由計算機硬件直接執(zhí)行。采用硬布線的計算機沒有該級。?第2級一般機器級，(稱傳統(tǒng)機器級)用機器語言編寫程序。該級也是硬件級。?第3級操作系統(tǒng)級，由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。用機器語言或操作系統(tǒng)級指令編程3、各級的說明：?第1、2級由硬件實現(xiàn)，3~5級由軟件實現(xiàn)，稱為虛擬機。3、224、各級的說明：?第4級匯編語言級，用匯編語言編程。?高級語言級，用高級語言編程，程序設(shè)計不需要太多的硬件支持，程序設(shè)計簡單、程序界面友好、但程序的效率較低。?語言與虛擬機之間存在著對應(yīng)關(guān)系：機器定義了語言，語言也定義了機器。4、各級的說明：?第4級匯編語言級，用匯編語言編程。23各級之間的關(guān)系?高層是低層功能的擴展和虛擬化，低層是高層的基礎(chǔ)。?站在不同層次，得到不同的概念，看到不同的計算機屬性，使用不同的編程工具。各級之間的關(guān)系?高層是低層功能的擴展和虛擬化，低層是高層的基24

5、軟件和硬件的邏輯等價性?從邏輯功能看，任何由軟件實現(xiàn)的操作都可以由硬件來完成；反過來，任何由硬件實現(xiàn)的指令都可以由軟件來模擬。?進行計算機設(shè)計時，要進行軟/硬件功能界面的劃分。即確定計算機的功能，哪些采用硬件實現(xiàn)、哪些采用軟件實現(xiàn)。?劃分的原理就是軟件和硬件的邏輯等價性?劃分的依據(jù)是性能/價格。6、固件軟件的固化。從功能上看是軟件，從形態(tài)上看是硬件。topolgy5、軟件和硬件的邏輯等價性?從邏輯功能看，任何由軟件實現(xiàn)的251)本來存在的事物，從某個角度去看卻好象不存在。2)計算機分層結(jié)構(gòu)中的透明性:一般機器級的特性，如通用寄存器的數(shù)量對高級語言程序設(shè)計者透明微指令的格式對一般機器級程序設(shè)計者透明還存在很多透明性7、透明性1)本來存在的事物，從某個角度去看卻好象不存在。7、透明性267、計算機系統(tǒng)的性能評價1)幾個常用指標(1)機器字長指參與運算的數(shù)的基本位數(shù)；由加法器、寄存器的位數(shù)決定；一般等于內(nèi)部寄存器的位數(shù)；字長越長，表示數(shù)據(jù)的范圍就越大，計算精確度就越高；目前常見的計算機為32位和64位計算機。7、計算機系統(tǒng)的性能評價1)幾個常用指標(1)機器字長指27(2)數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度是指數(shù)據(jù)總線一次能并行傳送的信息位數(shù)。一般指CPU內(nèi)部運算器與存儲器之間的數(shù)據(jù)總線。有些計算機內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)總線寬度不一致：8086、80286、80386內(nèi)外數(shù)據(jù)總線等寬；8088、80386SX外部總線寬度小于內(nèi)部總線寬度；Pentium外總線64位，內(nèi)總線32位（兩條32位流水線）(2)數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度是指數(shù)據(jù)總線一次能并行傳送的28(3)主存儲器容量和帶寬主存容量是指其包含的存儲單元總數(shù)量。主存可以字節(jié)編址、也可以字

編址。存儲帶寬:指單位時間內(nèi)從存儲器中讀出的二進制數(shù)的信息量，常用單位B/s（字節(jié)/秒）表示。(3)主存儲器容量和帶寬主存容量是指其包含的存儲單元總數(shù)量29(4)CPU執(zhí)行時間表示執(zhí)行一段程序所占用的CPU時間(程序的執(zhí)行時間除CPU時間外還包括I/O、存儲訪問、各類排隊時延等)。CPU時間的公式：CPU時間=程序中所有指令的時鐘周期數(shù)之和時鐘周期時間=程序中所有指令的時鐘周期數(shù)之和/時鐘頻率

(回顧匯編語言課程中延時子程序的設(shè)計原理)(5)CPI(ClockcyclesPerInstruction)執(zhí)行一條指令所需要的平均時鐘周期數(shù)CPI=程序中所有指令的時鐘周期數(shù)之和/指令條數(shù)=程序中各類指令的CPI程序中該類指令的比例考慮CPI后的CPU時間可表示為:CPU時間=ICi表示第i條指令的條數(shù)(4)CPU執(zhí)行時間表示執(zhí)行一段程序所占用的CPU時間(程30(6)MIPS(MillionInstructionsPerSecond)表示每秒執(zhí)行多少百萬條指令MIPS106=指令條數(shù)執(zhí)行時間CPU時鐘周期總數(shù)=指令條數(shù)106/ffCPI=106MIPS指令條數(shù)106程序的執(zhí)行時間Te=(6)MIPS(MillionInstructions312)應(yīng)用舉例例1假設(shè)一臺計算機主頻為1GHZ，在其上運行200000條指令的目標代碼，程序主要由4條指令組成，他們所占的比例和各自的CPI如下表所示。指令類型CPI指令混合比例算術(shù)和邏輯160%Load/Store218%轉(zhuǎn)移412%Cache缺失訪存810%解：平均CPI=1*60%+2*18%+4*12%+8*10%=2.24MIPS=f/(CPI*106)=1*109/(2.24*106)=446.42)應(yīng)用舉例例1假設(shè)一臺計算機主頻為1GHZ，在其上運行232第一章小結(jié)本章主要知識點：?計算機硬件系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成、各有何作用？?馮諾依曼計算機的工作原理?計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)?透明性概念?固件?計算機系統(tǒng)的性能評價指標及其應(yīng)用第一章小結(jié)本章主要知識點：33

計算機組成原理

華中科技大學計算機學院秦磊華abc_119@126.comLhqin@計算機34計算機組成原理是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，主要介紹計算機各大組成部件的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計方法以及組成整機的有關(guān)技術(shù)。B：本課程的主要內(nèi)容?計算機系統(tǒng)概論?數(shù)據(jù)信息的表示方法?信息的存儲?指令系統(tǒng)的分析與設(shè)計?控制器的原理和設(shè)計?系統(tǒng)總線?輸入輸出A：課程介紹計算機組成原理是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，主要介紹計算機各35計算機組成原理在計算機系列課程中的地位和作用

計算機組成原理數(shù)字邏輯電路匯編語言計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機接口技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)用其它基礎(chǔ)課

基礎(chǔ)課

專業(yè)基礎(chǔ)課

專業(yè)課計算機組成原理在計算機系列課程中的地位和作用數(shù)字邏輯電路36參考書目：1.(美)RANDALE.BRYANT；DAVIDO‘HALLARON.深入理解計算機系統(tǒng)（修訂版）.(08年度暢銷榜TOP50).中國電力出版社.2.(荷)ANDREWS.TANENBAUM.計算機組成結(jié)構(gòu)化方法（英文影印版）（第5版）.人民郵電出版社.3.(美)DAVIDA.PATTERSON；JOHNL.HENNESSY.計算機組成與設(shè)計硬件/軟件接口(原書第3版).機械工業(yè)出版社.4.CarlHamacherZvonkoVranesicSafwatZaky著.計算機組成.機械工業(yè)出版社.5.唐朔飛.計算機組成原理(第2版).高等教育出版社6.白中英；戴志濤；周鍥；楊旭東；張杰.計算機組成原理.科學出版社.參考書目：1.(美)RANDALE.BRYANT；DAVI37

全書教學學時安排第一章計算機系統(tǒng)概述3學時第二章數(shù)據(jù)信息的表示5學時第三章運算方法與運算器8學時第四章存儲系統(tǒng)12學時第五章指令系統(tǒng)4學時第六章中央處理器10學時第七章流水線（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中學習）第八章系統(tǒng)總線4學時第九章輸入/輸出系統(tǒng)6學時共計52學時全書38

本章主要知識點：?計算機硬件系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成、各有何作用？?馮諾依曼計算機的工作原理?計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)?透明性概念?固件?計算機系統(tǒng)的性能評價第一章計算機系統(tǒng)概論本章主要知識點：第一章39一、計算機系統(tǒng)的概念1、計算機系統(tǒng)的構(gòu)成：硬件+軟件構(gòu)成的復(fù)雜的自動化設(shè)備，由多層次結(jié)構(gòu)構(gòu)成。?硬件：由有形的電子器件構(gòu)成,如運算器、控制器、存儲器等?軟件：為了方便用戶使用計算機而編制的各種程序。2、計算機的分類（可從不同的角度進行）模擬計算機(analoguecomputer):數(shù)據(jù)的表示和處理以模擬信號進行。數(shù)字計算機(digitalcomputer)：數(shù)據(jù)的表示和處理以數(shù)字信號進行。一、計算機系統(tǒng)的概念2、計算機的分類（可從不同的角度進行）403、數(shù)字計算機的分類

專用機：為某些特定的應(yīng)用需求而設(shè)計的計算機通用機：巨、大、中、小、微、單片3、數(shù)字計算機的分類專用機：為某些特定的應(yīng)用需求而設(shè)計的414、計算機的應(yīng)用科學計算自動控制測量和測試信息處理教育、衛(wèi)生家用電器人工智能4、計算機的應(yīng)用科學計算42二、計算機硬件二、計算機硬件43二、計算機硬件1)運算器：完成算術(shù)運算、邏輯運算、比較、轉(zhuǎn)移和測試等功能的部件。另外還具有傳輸數(shù)據(jù)的功能。條件狀態(tài)寄存器二、計算機硬件1)運算器：完成算術(shù)運算、邏輯運算、比較、轉(zhuǎn)移44指揮協(xié)調(diào)計算機其他部件進行工作的重要部件?？刂破鞲鶕?jù)不同的指令，產(chǎn)生指令執(zhí)行過程中所需要的控制信號。運算器+控制器件=？2)控制器CPU指揮協(xié)調(diào)計算機其他部件進行工作的重要部件?？刂破?5計算機組成原理(華科)chap課件46?保存程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果的場所;

?常用的單位和之間的換算關(guān)系位—bit字節(jié)---Byte1Byte=8bitKBIKB=1024B(需要10位表示)MB1MB=1024KB（需要20位表示）GB1GB=1024MB（需要30位表示）TB1TB=1024GB（需要40位表示）⑦PB1PB=1024TB(需要50位表示)3)內(nèi)存儲器(Memory)?保存程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果的場所;3)內(nèi)存儲器(Memory47?存儲器的結(jié)構(gòu)及訪問機制示意圖ＣＰＵ＋存儲器=？主機?存儲器的結(jié)構(gòu)及訪問機制示意圖ＣＰＵ＋存儲器=？484)輸入和輸出設(shè)備?常用的輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標、掃描儀、磁盤機、磁帶機等?常用的輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀、磁盤機、磁帶機等?提供人---機接口topolgy4)輸入和輸出設(shè)備?常用的輸入設(shè)備：?常用的輸出設(shè)備：?提495)系統(tǒng)總線計算機內(nèi)各大部件之間的連接部件。5)系統(tǒng)總線計算機內(nèi)各大部件之間的連接部件。502.馮諾依曼計算機的體系結(jié)構(gòu)由五大部分組成;基本原理：存儲程序和程序控制;計算機的大體工作過程可描述如下：①通過輸入設(shè)備將解題程序和數(shù)據(jù)送入主存。(存儲程序)①②③③③③④⑤②控制器從主存中逐條取出程序的指令，并控制實現(xiàn)指令功能。③在指令功能實現(xiàn)過程中，由運算器完成對數(shù)據(jù)的運算處理。④將運算結(jié)果送主存。⑤通過輸出設(shè)備反饋程序運行結(jié)果。②~⑤稱為程序控制2.馮諾依曼計算機的體系結(jié)構(gòu)由五大部分組成;計算機的大體51

馮諾依曼計算機的基本體系結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機:Intel80X86ARM7MIPS等。

哈佛結(jié)構(gòu)計算機：MotorolaMC68、ZilogZ8、ARM9、ARM10、ARM11等。現(xiàn)代計算機多是Cache采用哈佛結(jié)構(gòu)，主存采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)。?未來的計算機體系結(jié)構(gòu)(馮諾依曼結(jié)構(gòu)的不足：并行能力不夠)

數(shù)據(jù)流計算機馮諾依曼計算機的基本體系結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)52

應(yīng)用軟件：為解決某些具體的問題而編制的各種程序

系統(tǒng)軟件：為簡化程序設(shè)計，方便計算機的使用、提高計算機的使用效率，發(fā)揮和擴大計算機的功能及用途而編制的各種程序。

?各種服務(wù)程序：診斷、排錯程序

?語言程序：匯編、C、編譯等

?操作系統(tǒng)OS

?DBMS三、計算機軟件軟件的分類：

未來軟件的發(fā)展趨勢：人--機界面不斷提升、智能化應(yīng)用軟件：為解決某些具體的問題而編制的各種程序53四、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1、五級結(jié)構(gòu)，不同的級面向不同的用戶對象，采用不同的方法和不同的設(shè)計工具進行各級程序設(shè)計。2、分級的好處：有利于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，單級的修改只需要修改相鄰級的接口或相鄰級，不會影響其它級。四、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1、五級結(jié)構(gòu)，不同的級面向不同的用戶54?第1、2級由硬件實現(xiàn)，3~5級由軟件實現(xiàn)，稱為虛擬機。?第1微程序設(shè)計級，用戶只能用微指令編寫程序，并由計算機硬件直接執(zhí)行。采用硬布線的計算機沒有該級。?第2級一般機器級，(稱傳統(tǒng)機器級)用機器語言編寫程序。該級也是硬件級。?第3級操作系統(tǒng)級，由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。用機器語言或操作系統(tǒng)級指令編程3、各級的說明：?第1、2級由硬件實現(xiàn)，3~5級由軟件實現(xiàn)，稱為虛擬機。3、554、各級的說明：?第4級匯編語言級，用匯編語言編程。?高級語言級，用高級語言編程，程序設(shè)計不需要太多的硬件支持，程序設(shè)計簡單、程序界面友好、但程序的效率較低。?語言與虛擬機之間存在著對應(yīng)關(guān)系：機器定義了語言，語言也定義了機器。4、各級的說明：?第4級匯編語言級，用匯編語言編程。56各級之間的關(guān)系?高層是低層功能的擴展和虛擬化，低層是高層的基礎(chǔ)。?站在不同層次，得到不同的概念，看到不同的計算機屬性，使用不同的編程工具。各級之間的關(guān)系?高層是低層功能的擴展和虛擬化，低層是高層的基57

5、軟件和硬件的邏輯等價性?從邏輯功能看，任何由軟件實現(xiàn)的操作都可以由硬件來完成；反過來，任何由硬件實現(xiàn)的指令都可以由軟件來模擬。?進行計算機設(shè)計時，要進行軟/硬件功能界面的劃分。即確定計算機的功能，哪些采用硬件實現(xiàn)、哪些采用軟件實現(xiàn)。?劃分的原理就是軟件和硬件的邏輯等價性?劃分的依據(jù)是性能/價格。6、固件軟件的固化。從功能上看是軟件，從形態(tài)上看是硬件。topolgy5、軟件和硬件的邏輯等價性?從邏輯功能看，任何由軟件實現(xiàn)的581)本來存在的事物，從某個角度去看卻好象不存在。2)計算機分層結(jié)構(gòu)中的透明性:一般機器級的特性，如通用寄存器的數(shù)量對高級語言程序設(shè)計者透明微指令的格式對一般機器級程序設(shè)計者透明還存在很多透明性7、透明性1)本來存在的事物，從某個角度去看卻好象不存在。7、透明性597、計算機系統(tǒng)的性能評價1)幾個常用指標(1)機器字長指參與運算的數(shù)的基本位數(shù)；由加法器、寄存器的位數(shù)決定；一般等于內(nèi)部寄存器的位數(shù)；字長越長，表示數(shù)據(jù)的范圍就越大，計算精確度就越高；目前常見的計算機為32位和64位計算機。7、計算機系統(tǒng)的性能評價1)幾個常用指標(1)機器字長指60(2)數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度是指數(shù)據(jù)總線一次能并行傳送的信息位數(shù)。一般指CPU內(nèi)部運算器與存儲器之間的數(shù)據(jù)總線。有些計算機內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)總線寬度不一致：8086、80286、80386內(nèi)外數(shù)據(jù)總線等寬；8088、80386SX外部總