《计算机系统结构》PPT课件

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1、计算机系统结构课程介绍龚斌山东大学计算机科学与技术学院2012-2013学年第二学期课程目标本课程是计算机科学与技术专业的一门的基础课程。通过本课程的学习，使学生理解计算机系统的基本工作原理，以及在硬件、软件界面划分的权衡策略(tradeoff)，建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。课程主要内容计算机系统结构概论数据表示、寻址方式与指令系统存储、中断、总线与I/O系统存储体系流水和指令级高速并行的超级机阵列处理机多处理机数据流机和规约机*课程的重点从整体上掌握计算机系统的工作原理，以讲授计算机系统结构的基本概念和基本原理为主，而不是完整介绍各种

2、系统结构，即不是以具体的机器为实例进行教学让同学们明白计算机技术发展的趋势及影响，激发学习热情、钻研和创新精神了解新技术、新概念，扩大知识面如：RISC、RAID、SMP、Cluster等如：网格计算（GridComputing），P2P，云计算（CloudComputing），GPU计算如：多核（Multicore），众核（Manycore）,融核（IntelXeonPhi）如：Hadoop&MapReduce，大数据（BigData）计算机学科的组织构成★★计算机系统结构★★计算机软件与理论★★计算机应用理科工科农医管理…★计算机科学与技术专业

3、说明:★一级学科★★二级学科★软件工程专业计算机技术的发展自1946年以来，计算机近70年有了惊人的发展性能：（加法）速度提高了5个数量级计算机性能以大约每年35%的速度提高价格：今天$1000的机器相当于60年代中$106的机器，这里同性能计算机的价格比，改善了３个数量级。Today,lessthan$500willpurchaseamobilecomputerthathasmoreperformance,moremainmemory,andmorediskstoragethanacomputerboughtin1985for$1million.

4、(JohnL.HennessyandDavidA.Patterson)从发展过程中体会本课程的含义。ComputingSystemsTodayScalable,Reliable,SecureServicesMEMSforSensorNetsInternetConnectivityClustersMassiveClusterGigabitEthernetDatabasesInformationCollectionRemoteStorageOnlineGamesCommerce…TheworldisalargeparallelsystemMicrop

5、rocessorsineverythingVastinfrastructurebehindthemRobotsRoutersCarsSensorNetsRefrigerators指数增长的世界网络vs.计算机性能处理器速度每18个月翻一番存储密度每12个月翻一番网络速度每9个月翻一番1986to2000计算机:x500网络:x340,0002001to2010计算机:x60网络:x4000处理器速度持续提高（广度）从1971年第一颗微处理器Intel4004问世以来，40年间处理器芯片集成的晶体管数目从2300个发展到今天的数十亿个，处理器频率从

6、不到1MHz发展到今天最高接近5GHz，与英特尔4004相比，如今下一代英特尔酷睿处理器的性能是其35万倍，每个晶体管的能耗却降低了5千倍。同期，晶体管的价格下降了约5万倍。RISCMovetomulti-processor在30年间计算机系统的速度提高了6个数量级对计算能力的需求持续增长摩尔定律（1979年）假设芯片价格保持不变，则微处理器芯片上的晶体管数，每隔18-24个月便翻一番假设微处理器价格保持不变，则微处理器速度每隔18-24个月便翻一番假设微处理器速度或芯片内存储器容量不变，则微处理器芯片价格每18-24个月将降低约48%摩尔定律即将

7、终结Intel公司负责内部芯片设计的首席技术官盖尔欣格认为：以地球文明所拥有的材料环境，如果芯片的耗能和散热问题不解决，则：2005年芯片上集成2亿个晶体管，热的像核反应堆到摩尔定律截至年，2010年，就会达到火箭发射时高温气体喷嘴的水平2015年，就会与太阳的表面一样热MemoryCapacity(andCost)havechangeddramaticallyinthelast20years.yearsize(Mb)cyctime19800.0625250ns19830.25220ns19861190ns19894165ns199216145ns

8、199664120ns2000256100nsBasedonSPEED,theCPUhasincreaseddramati