计算机体系结构(Computer Architecture)是指计算机系统的概念性结构与功能特性,它是程序员和硬件设计者所看到的计算机属性。它涉及硬件和软件的组织、功能分配、以及它们之间的接口。计算机体系结构定义了计算机系统的组成元素,如CPU、内存、输入输出设备等,并规定了它们之间的交互方式。
计算机体系结构的主要组成部分包括:
硬件部分:
包括CPU(运算器和控制器)、内存、输入设备和输出设备。
软件部分:
包括操作系统、应用程序和编程语言等。
计算机体系结构的属性通常包括:
机内数据表示:硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式。
寻址方式:最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算。
寄存器定义:各种寄存器的定义、数量和使用方式。
指令集:机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等。
中断系统:中断的类型和中断响应硬件的功能等。
机器工作状态的定义和切换:如管态和目态等。
存储系统:主存容量、程序员可用的最大存储容量等。
信息保护:保护方式和硬件对信息保护的支持。
I/O结构:包括I/O连接方式、处理机/存储器与I/O设备间数据传送的方式和格式以及I/O操作的状态等。
计算机体系结构的研究不仅关注计算机的功能和性能,还关注它们之间的配合和协作,以实现对信息的有效处理。