计算机系统结构

Xeon的Enterprise X4 architecture系统结构范例

提示：此条目的主题不是架构。

计算机系统结构（computer architecture、电脑系统架构），抽象来说计算机系统架构是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；它确定一台电脑硬体和软体之间的连结。具体地说电脑系统架构'指的是电脑系统设计的观念与架构，描述电脑在实做的设计原则。它确定一部电脑的：

• 部件
• 部件功能
• 部件间接口

并且电脑系统架构著重于“负责了计算机架构的中心功能：计算”的中央处理器（CPU）内部的执行动作与记忆体的存取。

注意，不要与处理器领域的微体系结构/微架构（Microarchitecture）相混淆。

实例

以常见的冯·诺伊曼计算机的设计为例，体系结构设计包括了：

• 指令集架构（Instruction set architecture；简称ISA）：被视为一种机器语言，包含了许多相关的指令集（记忆体定址、处理器控制，暂存器控制等等……）。
• 微体系结构/微架构（Microarchitecture）或称电脑组织（Computer organization）：是更详细的叙述系统内部各元素如何进行合作与沟通。
• 数据表示，即硬件能直接识别和处理的数据类型和数据格式；
• 寻址方式，包括最小寻址单位和地址运算等；
• 寄存器定义，包括操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器等的定义、数量和使用方式；
• 指令系统，包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机制等；
• 异常机制，包括中断、NMI和内部异常等；
• 机器工作状态的定义和切换，如管态和目态等；
• 输入输出结构，包括处理机、存储器与输入输出设备之间的连接方式、数据传送方式、数据流量、以及数据交换过程的控制等；

参考文献

• John L. Hennessy and David Patterson. Computer Architecture: A Quantitative Approach Fourth. Morgan Kaufmann. 2006 [2017-11-21]. ISBN 978-0-12-370490-0. （原始内容存档于2011-09-10）. 
• Barton, Robert S., "Functional Design of Computers", Communications of the ACM 4(9): 405 (1961).
• Barton, Robert S., "A New Approach to the Functional Design of a Digital Computer", Proceedings of the Western Joint Computer Conference, May 1961, pp. 393–396. About the design of the Burroughs B5000 computer.
• Bell, C. Gordon; and Newell, Allen (1971). "Computer Structures: Readings and Examples"（页面存档备份，存于互联网档案馆）, McGraw-Hill.
• Blaauw, G.A., and Brooks, F.P., Jr., "The Structure of System/360, Part I-Outline of the Logical Structure"（页面存档备份，存于互联网档案馆）, IBM Systems Journal, vol. 3, no. 2, pp. 119–135, 1964.
• Tanenbaum, Andrew S. Structured Computer Organization. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. 1979. ISBN 0-13-148521-0. 

外部链接

• ISCA: Proceedings of the International Symposium on Computer Architecture（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Micro: IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• HPCA: International Symposium on High Performance Computer Architecture
• ASPLOS: International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• ACM Transactions on Architecture and Code Optimization（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• IEEE Transactions on Computers
• The von Neumann Architecture of Computer Systems（页面存档备份，存于互联网档案馆）

参见

• 计算机系统
• 微架构
• 指令集架构