第5章　計(jì)算機(jī)架構(gòu)

第4章介紹了簡單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并討論了CPU如何通過地址和數(shù)據(jù)總線與內(nèi)存和I/O設(shè)備互通信息。然而，這還沒有結(jié)束。這些年來的改進(jìn)使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度更快、功耗更小，也更容易編程。這些改進(jìn)增加了設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。

計(jì)算機(jī)架構(gòu)指的是計(jì)算機(jī)中各種組件的排列，而不是指盒子上是否有多立克柱或愛奧尼柱，也不是像美國企業(yè)家史蒂夫·喬布斯（1955—2011）為最初的Macintosh電腦設(shè)計(jì)的定制米色陰影。多年來，人們嘗試了許多不同的架構(gòu)。什么樣的架構(gòu)有效，什么樣的架構(gòu)無效，都值得人們探討，而且關(guān)于這些主題的書已經(jīng)出版了很多。

本章主要關(guān)注涉及內(nèi)存的架構(gòu)改進(jìn)。現(xiàn)代微處理器的顯微照片顯示，絕大部分的芯片面積都用于內(nèi)存處理。內(nèi)存處理太重要了，它應(yīng)該自成一章。還將討論架構(gòu)中的一些其他差異，例如指令集設(shè)計(jì)、附加寄存器、功率控制和更高級(jí)的執(zhí)行單元。我們將討論對(duì)多任務(wù)處理（即同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序的能力，或者至少提供一個(gè)這樣做的假象）的支持。同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序意味著存在某種稱為操作系統(tǒng)（Operating System, OS）的監(jiān)控程序來控制它們的執(zhí)行。