1、计算机组成与体系结构

--知识要点--

1、Flynn分类法

一个叫Micheal.Flynn的人提出一种根据指令流、数据流的多倍性特征对计算机系统进行分类的方法。该分类法可以把计算机系统分为以下四类：

• Single Instruction stream and Single Data stream,SISD。单指令流单数据流。（早期计算机）
• Single Instruction stream and Multiple Data stream,SIMD。单指令流多数据流。
• Multiple Instruction stream and Single Data stream,MISD。多指令流单数据流。（流水线计算机）
• Multiple Instruction stream and Multiple Data stream,MIMD。多指令流多数据流。（现代高性能服务器）

2、CISC和RISC

指令系统朝着两个截然不同的方向发展：一是增强原有指令的功能，设置更为复杂的新指令实现软件功能的硬化，这类机器称为复杂指令系统计算机（CISC），典型的有采用X86架构的计算机：二是减少指令种类和简化指令功能，提高指令的执行速度，这类机器称为精简指令系统计算机（RISC），典型的右ARM，MIPS架构的计算机。

• CISC,Complex Instruction Set Computer,复杂指令系统计算机。特点：
  1> 指令系统复杂庞大，指令数目一般为200条以上
  2> 指令的长度不固定，指令格式多，寻址方式多
  3> 访存的指令不受限制
  4> 各指令使用频度相差很大
  5> 各种指令执行时间相差很大，大多数指令需多个时钟周期才能完成
  6> 控制器大多数采用微程序控制
  7> 难用优化编译生成高效的目标代码
• RISC,Reduced Instruction Set Computer,精简指令系统的计算机。特点：
  1> 选取使用频率最高的一些简单指令，复杂指令的功能由简单指令的组合来实现
  2> 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。尽量简化单条指令的功能。
  3> 只有Load/Store（取数/存数）指令访存，其余指令的操作都在寄存器之间进行
  4> CPU中的通用寄存器的数量多
  5> RISC一定采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成
  6> 以硬布线控制为主，不用或少用微程序控制
  7> 重视编译的优化工作，以减少程序的执行时间。
  8> 指令和数据按边界对其存放
• 对比图。