表1.1计算机的发展历史 特征 年代 器件 结构 软件 典型机器 第一代 电子管和存储程序计算机 机器语言与 1945-1954年 继电器 程序控制IO 汇编语 ENIAC、IBM701 第二代 晶体管、磁芯 浮点数据表示、多寻址高级语言与编译、批 Univac LARC 1955-1964年 印刷电路 方式、中断技术、IO 处理技术与 CDC 1604 处理机 监控系统 IBM 7030 第三代ss、多层微程序控制器、流水线多道程序处理 IBM360/370 1965-1974年 印刷电路 分时操作系统 CDC6600/7600 先行处理、系列机 DEC PDP-8 第四代LS、ⅥSI、半导向量处理、并行计算、 并行与分布式 Cray-I IBM 3090 DEC VAX 9000 1975-1990年 体存储器 分布式存储器 处理 Convax -I 第五代高性能微处理器、超标量、超级流水线|大规模可扩展并行与 SGI Cray T3E 1991—现在 高密度器件 分布式处理 IBM SP2 DEC SMP、MP、MPP AlphaServer 8400
表1.1 计算机的发展历史 特征 年代 器 件 结 构 软 件 典型机器 第一代 1945—1954年 电子管和 继电器 存储程序计算机 程序控制I/O 机器语言与 汇编语言 ENIAC、IBM 701 第二代 1955—1964年 晶体管、磁芯、 印刷电路 浮点数据表示、多寻址 方式、中断技术、I/O 处理机 高级语言与编译、批 处理技术与 监控系统 Univac LARC CDC 1604 IBM 7030 第三代 1965—1974年 SSI、MSI、多层 印刷电路 微程序控制器、流水线 技术、Cache、 先行处理、系列机 多道程序处理 分时操作系统 IBM 360/370 CDC 6600/7600 DEC PDP-8 第四代 1975—1990年 LSI、VLSI、半导 体存储器 向量处理、并行计算、 分布式存储器 并行与分布式 处理 Cray-1 IBM 3090 DEC VAX 9000 Convax-1 第五代 1991—现在 高性能微处理器、 高密度器件 超标量、超级流水线 SMP、MP、MPP 大规模可扩展并行与 分布式处理 SGI Cray T3E IBM SP2 DEC AlphaServer 8400
计算机科学家恩斯洛( H Enslow)曾对1965~1975年间计算机的 发展进行了硏究。结果表明,计算机系统的性能提高了100倍,其中10 倍归功于器件的发展,而另外10倍归于系统结构的变化。 在计算机进入第四代以后,人们认为第五代计算机应当是智能化计 算机。但是,经过多年的努力,一时还难以实现。 而在上世纪90年代以后,计算机的硬件体系结构有了新的突破性的 发展,于是人们把其归结为第五代系统结构的发展时期。典型机种除了 表1.1中所列举的几种之外,还有 Fujitsu的VPP500、 Cray research的MPP、 Thinking Machines公 司的CM-5、 Intel超级计算机系统 Paragon、SG的 Origin.2000以及 SUN10000服务器等。 目前,就计算机的规模而言,有微型机、小型机、中型机、大型机 和巨型机;就计算机的体系结构而言,有标量流水机、向量流水机、阵 列机、并行多处理机、数据流机以及规约机等;另外,人工智能计算机 仍然在发展之中
计算机科学家恩斯洛(P.H.Enslow)曾对1965～1975年间计算机的 发展进行了研究。结果表明，计算机系统的性能提高了100倍，其中10 倍归功于器件的发展，而另外10倍归于系统结构的变化。 在计算机进入第四代以后，人们认为第五代计算机应当是智能化计 算机。但是，经过多年的努力，一时还难以实现。 而在上世纪90年代以后，计算机的硬件体系结构有了新的突破性的 发展，于是人们把其归结为第五代系统结构的发展时期。典型机种除了 表1.1中所列举的几种之外，还有： Fujitsu的VPP500、Cray Research的MPP、Thinking Machines公 司的CM-5、Intel超级计算机系统Paragon、SGI的Origin2000以及 SUN 10000服务器等。 目前，就计算机的规模而言，有微型机、小型机、中型机、大型机 和巨型机；就计算机的体系结构而言，有标量流水机、向量流水机、阵 列机、并行多处理机、数据流机以及规约机等；另外，人工智能计算机 仍然在发展之中
在进入上世纪80年代以后,由于软件技术的发展,对计算机 系统结构的发展也起到了一定的促进作用。一方面是对汇编语言 的要求有所降低,放宽了对目标代码兼容性的苛刻要求;另一方 面,与厂商无关、类似于UNX操作系统那样的标ⅶ准化的建立,使 新的系统结构的设计成本与风险有所降低,这就促使许多厂商相 继推岀了许多新型计算机,比如小巨型机、高性能的微处理机、 工程工作站以及各种多处理机等。 在微型计算机的发展中,随着芯片集成度的提高,一方面向工 程工作站、小型机靠拢;另一方面,各种高性能的微控制器、嵌 入式芯片大量涌现出来,广泛地用于自动控制、电信和智能化仪 器仪表中。 在进入80年代以后,另—个突破性的进展出现了。这就是精简 指令系统计算机RISC,它是对CISC计算机的一种挑战,使计算机 的体系结构再一次发生了质的改变
在进入上世纪80年代以后，由于软件技术的发展，对计算机 系统结构的发展也起到了一定的促进作用。一方面是对汇编语言 的要求有所降低，放宽了对目标代码兼容性的苛刻要求；另一方 面，与厂商无关、类似 于UNIX操作系统那样的标准化的建立，使 新的系统结构的设计成本与风险有所降低，这就促使许多厂商相 继推出了许多新型计算机，比如小巨型机、高性能的微处理机、 工程工作站以及各种多处理机等。 在微型计算机的发展中，随着芯片集成度的提高，一方面向工 程工作站、小型机靠拢；另一方面，各种高性能的微控制器、嵌 入式芯片大量涌现出来，广泛地用于自动控制、电信和智能化仪 器仪表中。 在进入80年代以后，另一个突破性的进展出现了。这就是精简 指令系统计算机RISC，它是对CISC计算机的一种挑战，使计算机 的体系结构再一次发生了质的改变
1.2计算机系统结构的 定义与内涵 1.2.1计算机系统的层次结构 122计算机系统结构的定义 与内涵 1.23计算机系统的组成与实 现
1.2 计算机系统结构的 定义与内涵 1.2.1 计算机系统的层次结构 1.2.2 计算机系统结构的定义 与内涵 1.2.3 计算机系统的组成与实 现
1.2.1计算机系统的层次结构 随着软件技术的 L6应用语言级 虚拟机 发展,人们使用不同 L5高级语言级 虚拟机 的高级语言编程,站应用件 L4汇编语言级 虚拟机 在不同的层面上使用 L3操作系统级 虚拟机 计算机。于是,产生 硬、软件界面 了计算机系统的多层 硬件|L2机器语言(传统机器)级物理机 次结构,如图11 L1微程序机器级 固件 所示。 0电子线路级 图1.1计算机系统的层次结构
1.2.1计算机系统的层次结构 随着软件技术的 发展，人们使用不同 的高级语言编程，站 在不同的层面上使用 计算机。于是，产生 了计算机系统的多层 次结构，如图1.1 所示。 图1.1 计算机系统的层次结构