计算机硬件系统概述

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----第2 章计算机硬件系统概述基础知识计算机的发展19462ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）。自1946年第一台电子数字计算机问世以来，根据计算机使用的电子元器件的更新阶段，4代。（1）第一代计算机〜1957年）——（2）第二代计算机〜1964年）——（3）第三代计算机〜1971年）——（4）计算机（1972年〜现在）——超大规模集成电路时代。主要特点：采用集成度很高的电路。随着大规模集成电路技术的发展，微型计算机的发展又可划分为以下几代：Intel8088IBMPCIBMPC/XT为第一代微型计算机；Intel80286IBMPC/AT为第二代微型计算机（286机Intel80386处理器的微型计算机为第三代微型计算机（简称386机）；Intel80486处理器的微型计算机为微型计算机（简称486机）；Pentium处理器的微型计算机为第五代微型计算机。计算机的特点及应用计算机的特点计算机的特点如下：（1）快速性电子计算机采用了高速电子器件，这是快速处理信息的物质基础：另外，存储程序技术也使电子器件的快速性得到充分发挥。（2）通用性计算机处理的信息不仅可以是数值数据，也可以是非数值教据。另外，软件越丰富，计算的通用性越强。（3）准确性计算机运行的准确性也包括两方面含义：计算精度高。计算精度取决于运算中数的位数，位数越多越精确；计算方法科学。计算方法由程序体现，一个算法正确且优质的程序，再加上高位数的计算功能，才能确保计算结果的准确性。（4）逻辑性----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----逻辑判断与逻辑运算是计算机的基本功能之一。通过执行能体现逻辑判断和逻辑运算的程序，使整个系统具有逻辑性。计算机的应用计算机的应用体现在科学技术计算、数据信息处理、计算机控制、计算机辅助技术和家庭电脑化上。其中，计算机辅助技术包含计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助教学（CAI）等。计算机的类型及发展方向电子计算机从总体上来说可以分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机。计算机按用途可7类。计算机的发展方向：（1）巨型化；（2）微型化；（3）网络化；（4）智能化；（5）多媒体化；计算机系统的组成一台完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统。计算机系统的组成结构如图2.1所示。寄存器处理运算器控制器寄存器处理运算器控制器ROM(只读)主机内存储器RAM（随机）存 储硬盘ROMPROMEPROMSRAMDRAM外存储器输入设备软盘磁带机光盘外设输出设备键盘鼠标扫描仪显示器打印机器仪绘图仪系统软件应用软件操作系统语言处理程序服务性程序系统软件应用软件操作系统语言处理程序服务性程序数据库管理系统计算机网络软件辅助设计软件信息管理软件文字处理软件各种程序包软件系统2.1计算机系统的组成----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----计算机系统的层次结构现代计算机是一个十分复杂的硬、软件结合而成的整体。它通常由5个以上不同的级组成，每一级都能进行程序设计，如图2.2所示。第1级是微程序设计级。这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令。第2第3级是操作系统级，它由操作系统程序实现。第4第5级是高级语言级，这级是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置。高级语言级汇编语言级操作系统级应用软件5高级语言级汇编语言级操作系统级应用软件4级3级 系统软件硬件系统一般机器级2级 硬件系统一般机器级微程序设计级1级 微程序设计级2.2计算机系统的层次结构示意图2.2(12层3个层次称计算机的硬件系统计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。（1）存储程序的概念存储程序的概念简要地概括为以下几点：计算机（指硬件）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5大基本部件组成；计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再由计算机自动执行，使计算机在不需要人工干预的情況下，自动、告诉地从存储器中取出指令加以执行，这就是存储程序的基本含义。----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----（2）计算机的硬件组成前面介绍的四代计算机都是建立在存储程序概念的基础上的·5大部件：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。而将CPU、存储器、输入输出接口和系统总线组装在一个机壳内，称为主机。输入设备和输出设备统称输入输出设备，有时也称外部设备。计算机硬件系统基本组成框图如图2.3所示。控制器控制器运算器存储器接口接口CPU主机输入设备输出设备2.3计算机硬件系统的基本组成①存储器存储器的主要功能是存放程序和数据。②运算器运算器是对信息进行处理和运算的部件。运算器一次运算二进制的位置，称为字长。寄存器、累加器及存储单元的长度应与ALU（算术逻辑运算部件）的字长相等或者是它的整数倍。③控制器④输入设备输入设备是将人们熟悉的信息形式变换成计算机能接收并识别的信息形式的设备。⑤输出设备输出设备是将计算机运算结果的二进制信息转换成人类或其他设备能接收和识别的形式的设备。外存储器也是计算机中重要的外部设备，它既可以作为输入设备，也可以作为输出设备。计算机的软件系统—台计算机中全部程序的集合，称为这台计算机的软件系统。1．软件系统的分类----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----6类。(1)操作系统操作系统是控制和管理计算机各种资源(2)语言处理程序3不同语言的源程序，对应有不同的语言处理程序。3(3)标准库程序(4)服务性程序（也称工具软件(5)数据库管理系统数据库和数据库管理软件一起，组成数据库管理系统。(6)计算机网络软件计算机网络软件是为计算机网络配置的系统软件。它负责对网络资源进行组织和管理，实现相互之间的通信。2.软件与硬件的关系任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，同样也可以由软件来完成。计算机系统的软件与硬件可以互相转化，它们之间互为补充。将程序固定在ROM中组成的部件成为固件。固件是一种具有软件特性的硬件，它既具有硬件的快速性特点，又有软件的灵活性特点。这是软件和硬件互相转化的典型实例。在计算机的各个基本部件中，通常把运算器和控制器合在一起称为处理器还把CPU、存储器和输入输出接口电路合在一起构成的处理系统称为主机。外围设备一般诺依曼结构。通常情况下它有如下主要特点：采用5个基本部件，采用二进制的数据表示方式，采用存储程序的工作方式，程序中的各条指令按顺序串行地执行。存储程序方式是指计算机完成----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----指定功能之前，先将实现该功能的程序（即软件)装入内存，然后根据程序的规定一步一步地完成操作。计算机中存储的程序和数据都是二进制形式的代码。运算器的基本功能运算器是完成运算功能的部件，主要包括算术逻辑单元和寄存器。其功能如下:(1)算术逻辑单元：一个组合数字电路，一般有两个数据信号输入端和一个数据信号输算术运算：对二进制表示的数据进行算术计算，如加减乘除四则运算。逻辑运算：主要是一些布尔运算和移位运算，布尔运算按位对数据进行运算。按位运算：同时对数据的各个二进制位进行相同的与、或、非运算，运算数据的每一个位是相互无关的，没有进位或者借位的操作。移位运算：按一定的规律移动数据的位，改变数据的二进制位的位置。,一个寄存器可存故一个宇的数据。存储器的类型和操作存储器是存储程序和数据的部件，包括主存储器和辅助存储器。(1)主存储器：计算机主机内部的存储器，可以被CPU直接访问，用于存放运行的程序和数据。（2）CPU需要访问存放在外存中的数据或者程序时，需要通过输入输出部件先将程序和数据传输到内存中。444就得到这个字的宇节地址。存储器的操作有两种：写操作：将数据放入某个存储单元中，称为写操作。读操作：将存储单元中的数据取出，称为读操作。读操作和写操作统称为对存储器的访问。计算机硬件系统研究的内容计算机硬件系统研究的内容如下：(1)计算机实现⑵计算机组成(3)计算机系统结构----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----冯诺依曼结构计算机的主要特性有以下几点：指令和数据都以字的方式存放在同一存储器中，然后才能运行，从数据和指令本身看不出相互间的区别，程序需要对指令和数据加以区别。PC计数器构成指令在存储器中的地址。存储器是一个一维的空间，二维或者多维的数据要映射到这个一维的存储空间。使用低级及其语言，指令和数据以二进制形式表示。CPU结构，以运算器为中心，采用单指令流单数据流模式。影响计算机系统结构的因素影响计算机系统结构的因素有程序设计语言、软件、应用需求、部件。（1)程序设计语言不同的程序书籍语言代表着不同的计算模型（2)软件需求不同的编译程序产生不同特征的程序结构和数据结构（3)应用需求不同的应用需求也对不同的系统结构产生影响（4)器件CPU何存储器速度之间的差异导致了高速缓存（Cache）的出现。此外，器件的发展还影响到计算机系统的开发手段。计算机性能评价的方法计算机性能评价的方法有分析、模拟和测试3种：分析的方法模拟的方法用软件建立系统的逻辑模型，并对该模型的行为进行研究，模拟结果的精度可以较高，但建立和验证模拟模型一般需要较长的时间。测试的方法用工作负载对计算机的性能进行实际衡量简单的计算机性能分析----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----程序在CPU上运行所需的时间TCPU为：----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----TCPU

I CPITN C----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----其中IN表示要执行程序中的指令总数，CPI表示执行每条指令所需的平均时钟周期数，而TC则表示时钟周期的时间长度。CPI是各种指令CPI的加权平均，可由下式表示：----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----CPI

ni1

CPIIi iI----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----I

Nii类指令在程序中执行的次数，而CPIii

表示执行一条第i类指令所需的平均时----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----R T钟周期数为程序中所有的指令种类数， 为 的倒数。R TC CMIPS指标I I RMIPS= N N C----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----T106 IE N

CPITC

106 CPI106----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----上式假定TE=TCPU,即计算机的指令时间就是CPU的执行时间。RC为TC的倒数，上式还反映了MIPS值与CPI的关系。MFLOPS指标I----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----MFLOPS=TE

FN106----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----其中IFN指程序中浮点运算的数量。MFLOPS指标MFLOPS值。计算机性能评价对于计算机性能的好坏，主要由以下几个方面来衡量：计算机系统性能的衡量尺度是响应时间和吞吐率①响应时间从用户向计算机系统发送一个请求后CPU运算时间，输入输出动作时间以及操作系统工作的时间开销等。②吞吐率吞吐率是指系统响应用户请求的速率。对于CPU，吞吐率可表示为每秒钟可执行的指令数，或每秒执行的浮点操作次数。计算机的性能评价有峰值性能和持续性能两个指标①峰值性能此指标反映出在理想情况下计算机可获得的最高性能。实际上由于程序运行时的资源冲突等因素使得计算机不能充分发挥其最大的计算能力。②持续性能此指标是实际性能指标。它是计算机运行程序时能测量到的性能。（1)事务处理（TPS）。----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----计算机性能测试方法用于测试计算机性能的方法如下：（1)用于测试计算机性能的工作负载类型有指令混合、核心程序、合成程序和应用测试程序指令混合将各种指令按其使用频率混合而成。核心程序从实际应用程序中提取出的运行时间最长的核心部分，代表应用程序中的常用操作。合成程序人为合成的对计算机系统的各方面性能进行测试的程序，用参数反映实际应用程序特征，设置不同的参数可以构成具有不同特征的测试程序。应用测试程序从实际应用的程序中选取的典型程序。（2)基准测试程序SPEC制定的SPEC95。其中每个程序代表不同的应用程序特征。用基准测试程序中的这些程序进3种求平均值的方法。Am----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----A 1n

R1n 1

1(1

1...1)----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----m n i n Tiii

nT T T1 2 n----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----GmnnR)in( T)n 1G nnR)in( T)n 1m 1 2 niiiHmn n nH ----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----m n 1Rii

nTii1

TT1 2

...Tn----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----AmA nwRnwim i i TiiiGmG nRwRwRw...Rwi 1 2 nm i 1 2 ni1HmH 1 1 1----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----m nwiRi

nwTiii1

wTwT...wT11 22 nn----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----上述加权平均值表达式中hwii1

1。不同的基准测试程序采用不同的统计方法，如SPEC----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----采用调和平均，iCOMP采用几何平均等。计算机主要性能指标----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----计算机的主要性能指标有以下几项：基本字长基本字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器、数据总线的位数决定的。字长标志着精度，字长越长，计算的精度越高。数据通路宽度数据总线一次所能并行传送的位数，称为数据通路宽度。主存容量一个主存储器所能存储的全部信息称为主存容量。运算速度它是用每秒能执行的指令条数来表示，单位是条数/秒。MIPS表示每秒百万条指令。主频率在每台计算机内部，均有一个不断地产生固定频率的时钟脉冲的装置，称为主时钟。主时钟的频率通常就是机器的主频率，主频率是衡量一台计算机速度的重要参数。2.2典型例题例2.1 表2-1列出了用两个基准测试程序对3台计算机进行测试所得到的运行速度值。X为参考机，用算术平均和几何平均比较这3台计算机的相对性能。Y为参考机，用算术平均和几何平均比较这3台计算机的相对性能。表表2-1用两个基准测试程序对3台计算机进行测试所获得的运行速度值----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----基准测试程序B1B2

X2040

Y1080

计算机Z4020----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----【解】（1）由表2-1可见，对基准测试程序X机的一半，但对基准测试程B2，YXB1，ZXB2，Z机的XX2-2所示的2-2Am,YZX台计算机的性能一样。表表2-2以X机为基准进行折算得到的相对性能值基准测试程序计算机X计算机Y计算机ZB11.000.502.00B21.002.000.50Am1.001.251.25Gm1.001.001.00（2）Y机作为标准来计算相对性能值，将得到如表2-3所示的结果值。由该结果值可知，根据算术平均值AmXY机似乎更快；而根据几何平Am值。----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----表2-3表2-3以Y机为标准来计算相对性能值所得到的结果基准测试程序计算机X计算机Y计算机ZB12.001.004.00B20.501.000.25Am1.251.002.13Gm1.001.001.00表2-4包含的混合指令数和响应所需的时钟周期例2.2用一台40MHz的处理机执行标准测试程序，它所包含的混合指令数和相应所需的时钟周期如表2-4所示。求有效CPI，MIPS速率和程序的执行时间。表2-4包含的混合指令数和响应所需的时钟周期指令类型CPI指令混合比算术和逻辑160%高速缓存命中的访存218%转移412%高速缓存失效的访存810%【解】CPI的计算采用加权平均的方法，权重就是每种指令出现的概率，即指令混合比。有效CPI=1×60%+2×18%+4×12%+8×10%=2.24MIPS速率=40/2.24=17.9CPU N c N c N NT =I×CPI×T=I×CPI/R=I×2.24/(40×106)=5.6×10-10×I (CPU N c N c N N表2-5包含的混合指令数和响应所需的时钟周期例2.3用一台40MHz处理机执行标准测试程序，它所包含的混合指令数和相应所需的时钟周期数如表2-5所示。求有效CPI，MIPS速率和程序的执行时间。表2-5包含的混合指令数和响应所需的时钟周期指令类型指令数时钟周期数整数运算450001数据传送320002浮点运算150002控制传送80002【解】上述指令总数为45000+32000+15000+8000=100000条，4种指令的使用比例分别为45%、32%、15%和8%。有效CPI=1×45%+2×32%+2×15%+2×8%=1.55MIPS速率=40/1.55=25.8程序的执行时间=1000001×1.55/(40×106)=3.875×10-3（秒）2.415MHz10MIPS的处理机来执行一个已知混合程序。假定每次存储器存取周期为1的延迟，试问：----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----（1）此计算机的有效CPI是多少？（2）假定将处理机的时钟提高到30MHz，但存储子系统速率不变。这样，每次存储存2个周期。如果1次存储器存取，而另外的5%2次【解】（1）CPIMIPS值和时钟频率计算得到：CPI=15×106/(10×106)=1.5（2）在指令执行中，每次访存需要增加1CPI为：CPI=1.5+0.30×(2-1)+0.05×2×(2-1)=1.9根据MIPS计算公式，可得：MIPS值=Rc/(CPI×106)=30×106/(1.9×106)=15.792.5Load/Store/CPI2-6所示。CPI。表2-6 每种指令所占的比例及CPI数假设程序由M的指令两个操作数中的一Load指令从存储器中取到寄存器中。CPI2CPI变表2-6 每种指令所占的比例及CPI数指令类型算术逻辑指令指令所占比例/%43CPI1Load指令212Store指令122转移指令242【解】（1）平均CPI为：CPI=43%×1+21%×2+12%×2+24%×2=1.57（2）采用新的指令系统后，指令的使用频率将发生变化。在原来的指令中：在算术逻辑指令中有75%不需要配备访存指令，占43%×75%=33.25%；在算术逻辑指令中有25%需要配备访存指令，占43%×25%=10.75%；Load指令除去为算术逻辑指令配备以外的有21%-43%×25%=10.25%；Store指令的数量占12%，转移指令占24%。在新的指令系统中，Load 指令的个数将减少，总指令数减为原来总数的1-10.75%=89.25%。新的指令出现比例为：原有算术逻辑指令为：32.25%/89.25%=36.13%，CPI1；新增算术逻辑指令为：10.75%/89.25%=12.04%，CPI2；Load指令为：10.25%/89.25%=11.48%，CPI为2；Store指令为：12%/89.25%=13.45%，CPI2；转移指令为：24%/89.25%=26.89%，CPI3.----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----这样，新的CPI为：CPI=36.13%×1+(12.04%+11.48%+13.45)×2+26.89%×3=1.908结果表明，改动方案使得CPI值增加，CPU性能下降，所以这种方案不合适。例2.6假定某计算机有以下测试结果：浮点操作指令使用频率为25%；CPI4.0；CPI1.33；浮点平方根指令的使用频率为1%；浮点平方根指令的CPI为20。CPICPICPI。比较这两种设计方案。【解】原来的平均CPI为：(4×25%)+(1.33×75%)=2.0提高浮点平方根指令的速度后，平均CPI为：2.0-1%×(20-2)=1.82提高浮点平方根指令的速度后的加速比为：2.00/1.82=1.10提高浮点指令的速度后，平均CPI为：(3×25%)+(1.33×75%)=1.75提高浮点指令的速度后的加速比为：2.00/1.75=1.14可见，第二种方案较好。例2.7冯.诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？各起什么作用？【解】本题考查的是存储程序的概念、计算机硬件系统的组成。冯.诺依曼计算机体系的基本思想是：存储程序，即将用指令序列描述的解题的程序与个基本部件。运算部件的作用是用来进行数据变换和各种运算；控制部件则在计算机提供2.8什么是计算机？简要叙述其外部特征。【解】本题考查的是计算机的定义、计算机的特征。数字电子计算机是一种能自动地、高速地对各种数字化信息进行运算处理的电子设备。其外部特征有：快速性。电子计算机采用了高速电子器件，这是快速处理信息的物质基础；另外，----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----电子计算机采用了存储程序的设计思想。通用性。即计算机处理的信息不仅可以是数值数据，也可以是非数值数据。逻辑性。逻辑判断与逻辑运算是计算机的基本功能之一。2.9诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能？【解】按照冯.诺依曼提出的原理，计算机必须具有如下功能：输入输出给使用者。记住原始数据和解题步骤以及解题过程中的一些中间结果。计算功能。计算机应能完成人们所需要的计算。自我控制能力。计算机应能保证程序执行的正确性和各部件之间的协调性。例2.10计算机硬件由5个基本部分组成，包括 、 、 、 和 。【解】该题为比较简单的填空题，只需要了解.诺依曼体系结构，就可以正确地填写。答案为：运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备例2.14计算机软件总体上分为两大类，一类为 软件，另一类为 软件CAI属于 软件，而WindowsXP属于 软件。【解】软件有很多类别。但总体划分总有两类，一类为系统软件，另一类为应用软件。所以本题答案为：系统 应用 应用 系统CAI为计算机辅助教学软件，属于应用软件；WindowsXP为操作系统，属于系统软件。例2.11能被计算机直接识别的语言是 。A．汇编语言 B.机器语言C．高级语言 D.应用语言【解】3类语言都所以本题答案为B。例2.12计算机系统中的存储器是指 。A．RAM B.ROM----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----C．主存储器 D.主存储器和辅助存储器【解】CPU连接，用于存放正在运行的程序和数据。主存储器的特点是容量小、速度快、断电后数据将丢失。辅助存储器一般采用磁表面存储器或光存储器，它所以答案为D。本章附录：计算机硬件系统涉及的基本概念【计算机】：代替人进行计算的工具。【电子计算机】：是一种能够自动、高速、准确地进行倌息处理的现代化的电子设备。【计算机系统】：由硬件和软件两部分组成的系统。【运算器】：由算术逻辑单元和寄存器组成的器件。【控制器】：用于控制计算机各个部件自动协调工作的器件。【存储器】：用于存储程序和数据的器件，通常分为主存储器和辅助存储器。除了地址和写信号之外还要提供写数据，数据写入指定的地址后将替换原来存储的数据，这样的存储器，称为写存储器。【输入设备】：用于将人们所熟悉的信息形式转换为计算机能识別的信息形式的计算机设备。【输出设备】：用于将计算机信息形式转换成人们所熟悉的信息形式的设备。【处理器】：运算器和控制器集成在一起形成的部件。【系统总线】：不同功能的信号线的集合。【虚拟机】：硬件机器级以外的所有机器层次。【兼容系统】：可以运行同一个软件并得到相同结果的两个系统。【操作系统】：是一个控制其他程序运行和管理计算机各种资源、自动调度用户作业程序、【程序设计语言】：是人机交互的语言，分为机器语言、汇编语言、高级语言和应用语言。【电子数字计算机】：是一种能够自动、高速、精确地进行信息处理的现代化电子设备。【CPU】：即处理器(CentralProcessingUnit)，由运算器和控制器组成的器件。【ALU】：即算术逻辑单元(ArithmeticandLogicUnit,ALU)，它是运算器中具体完成算术运算和逻辑运算的部件。【源程序】：用程序设计语言编写且必须经过解释或编译后才能运行的程序。【接口】：是主机与外部设备之间传送数据与控制信息的通道。【主机】：由CPU、存储器和输入输出接口组成的计算机硬件系统的核心。----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----【外围设备】：是指计算机硬件系统中除主机之外的所有设备，包括主机外设、基本外设和扩展外设。【计算机语言】：是由各种助记符按一定规则组成的人与计算机交流信息时使用的进言。【机器语言】：是一种用二进制代码编制的、能够被计算机硬件直接识别和执行的程序语言。【单元地址】：是用二进制编码表示的对主存储器各存储单元统一的编号。【位】：是计算机传送的最小单位，一位可存放一个二进制信息0或1。【字节】：是计算机存储的最小单元，一个字节包括8个二进制位。【字长】：一次运算的二进制数的位数称为字长。它是计算机性能的重要指标。【指令流】：在计算机工作过程中，在存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。【数据流】：在计算机工作过程中，在存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。【系统层次】：计算机系统存在的层次结构，一般可分为硬件系统、系统软件和应用软件3个层次。【主存储器】：计算机主机内部的存储器。【辅助存储器】：CPU不能直接访问的主机外部的存储器。【指令】：硬件和软件间的界面。【向后兼容】：在计算机产品系列中，后继产品与先前产品的兼容。【向前兼容】：先前产品与后继产品的兼容。【向上兼容】：低档机器上的软件在高档机器上的运行。【系统软件】：是整个计算机系统的一部分，为应用软件的开发和运行提供支持，为用户操作计算机以及应用程序的运行提供的一个方便的界面。【应用软件】：完成用户所需功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。【汇编语言】：用容易记记的字符来表示计算机指令的语言。【高级语言】：与计算机的硬件结构无关的程序设计语言。【应用语言】：是表示人们应用计算机完成各种任务的要求，而不一定用于程序设计的接近于人类的自然语言。【编译程序】：将源程序全部转换成机器语言的程序。【解释程序】：直接对源程序进行解释执行的程序。【并行性】：是指在同一时刻成两一时间间隔内发生两个或两个以上事件的特性。【同时性】：两个或两个以上的事物在同一时刻发生的性质。【并发性】：两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生的特性。【ROM】：即只读存储器。内容固定，只能读取而不能写入的存储器。【RAM】：即随机访问存储器。数据读写时间均相等，与数据的存储位置无关的存储器。【SRAM】：即静态存储器。是一种数据读写速度较高且成本也较髙的半导体存储器件。【DRAM】：即动态存储器。一种成本较低且数据读写速度较低的半导体存储器件。【CPI】：是指每条计算机指令执行所需要的平均时间，即每条指令执行的周期数。【MIPS】：表示计算机每秒钟能执行几百万条指令。【基准测试程序】：用于测试评价计算机性能的程序，通常由核心程序、合成程序和应用测试程序构成。【峰值性能】：在理想情况下计算机系统可获得的最高性能，或者在某一瞬间计算机能达到的最高性能。【持续性能】：计算机运行程序时能测量到的性能或计算机能够长时间维持的性能。】：即单指令流单数据流。指只有一个指令流一个数据流的串行计算机类型。----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----【SIMD】：即单指令流多数据淹。指采用多个运算单元（PE）对向量数据进行运算的计算类型。【MISD【MIMD】：即多指令流多数据流。―种具有多个指令流和多个数据流的并行计算机类型。【向量化】：将标量运算程序代码转换为向量运算指令代码的过程。【核心程序】：从实际应用程序中提取出来的运行时间最长的核心部分。【合成程序】：对计算机系统的各方面性能进行测试的程序，是一个具有参数控制的程序。【可用性】：衡量系统故障行为的常用指标。即系统在任一时刻可以正常使用的概率。【平均无故障时