计算机系统结构第三节

1.3软硬取舍与计算机系统的设计思想

1.3.1软硬取舍的原则

若提高硬件功能的比例。

正面影响：速度提高，减少程序的存储空间；

负面影响：硬件成本高，硬件利用率降低（硬件只能处理固定功能，当此功能不被使用时，硬件处于闲置，整体利用率降低），适用性和灵活性降低。

若提高软件功能的比例。

正面影响：硬件造价降低，提高系统灵活性、适应性。

负面影响：速度下降，软件设计费用和所需的存储器用量增加。

原则：

1.要考虑现有的硬件条件和器件条件（逻辑器件和存储器件），提高性价比。性能：实现费用、速度等。实现费用=研制费用（软件+硬件）+重复生产费用。

例：Ds(软件设计费用)，Dh（硬件设计费用）Dh=100Ds，Mh(硬件重复生产费用)=100Ms（软件生产费用）

计算机系统V台，硬件实现费用=Dh/V+Mh；

软件实现费用：C(功能重新设计次数)*Ds/V+R(重复存储了R次)*Ms

硬件实现费用小于软件实现费用时，用硬件才合适。

so, 100Ds/v+100Ms<C*Ds/V+R*Ms

so,只有C和R较大时，即功能非常常用时，增大硬件实现是适宜的。

2.要考虑到准备采用和可能采用的组成技术，使它尽可能不要过多或不合理限制各种组成，实现技术的采用。

3.不能仅从“硬”的角度去考虑如何便于应用组成技术的成果，和发挥器件技术的进展，还应从“软”的角度把为编译和操作系统的实现，以致高级语言程序设计提供更好的硬件支持放在首位。

1.3.2 计算机系统的设计思路

计算机系统的设计：从上往下，从下往上，从中间开始（根据第一节讲的层次结构。应用语言->高级语言->汇编语言->操作系统->机器语言->微程序）

从上往下：首先考虑用户的要求，定好面对使用者那级虚拟机器应具有什么基本特性和环境。然后逐渐向下设计，每级都考虑怎样优化上一级来实现。适合专用机。（缺点：一旦应用发生改变，则整个下层设计都要改变）

从下往上：不管应用要求，根据当时的机器特点，研制微程序机器级及传统机器研制出来，然后再配合适合于不同应用领域的多种操作系统和编译系统软件。适合通用机。（缺点：软硬设计脱节）

从中间开始：中间取在传统机器级与操作系统机器级之间（软件硬件交界面）。既要照顾现有器件条件，同时要考虑应用需求。

1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响

1.4.1 软件的可移植问题

软件的可移植性（Portability）：软件不用修改或只需经少量加工就能由一台机器搬到另一台机器上运行，即同一软件可以应用于不同的环境。

基本技术：统一高级语言，采用系列机，模拟和仿真

它们的目的都是在不同的计算机系统下，实现软件的可移植性。

统一高级语言：用户编写软件只用一种语言。不论何种系统结构都可以接受。这是很理论化的，至今仍未有真正通用的高级语言。一种语言难以解决所有问题；一种语言很难在非厂家机上运行。

且听下回分解～