系统结构算法

① 什么是系统架构设计

定义：

一个软件随着功能越来越多，整个软件系统逐渐碎片化，如果不采取有效措施，软件系统就会越来越无序，最终无法维护和扩展。

所以说软件在一段时间的生长后，就需要及时干预，避免越来越无序，架构的本质就是对软件系统进行有序化重构，使软件系统不断进化。

(1)系统结构算法扩展阅读：

系统构架是对已确定的需求的技术实现构架、作好规划，运用成套、完整的工具，在规划的步骤下去完成任务。

抽象来说，它是计算机系统结构，或称计算机体系结构，是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；它确定一台计算机硬件和软件之间的衔接。

具体地说计算机体系结构指的是计算机系统设计的观念与架构，描述计算机在实做的设计原则。

它确定一个计算机设计的部件功能 ，部件间接口 并且计算机体系结构着重于“负责了计算机架构的中心功能：计算”的中央处理器内部的运行动作与存储器的访问。

② 什么是系统结构图

系统结构图是对软件系统结构的总体设计的图形显示，在需求分析阶段,已经从系统开发的角度出发,把系统按功能逐次分割成层次结构,使每一部分完成简单的功能且各个部分之间又保持一定的联系,这就是功能设计.在设计阶段,基于这个功能的层次结构把各个部分组合起来成为系统.(3)处理方式设计:确定为实现软件系统的功能需求所必需的算法,评估算法的性能.确定为满足软件系统的性能需求所必需的算法和模块间的控制方式(性能设计).确定外部信号的接收发送形式.
用Microsoft Visio Trial来画系统结构图

③ 计算机系统结构（双语）

计算机体系结构是计算机科学与技术、软件工程等专业的核心课程之一，重点论述计算机系统各种基本结构、设计技术和性能分析方法。通过本课程，了解计算机系统的各种基本结构，掌握在计算机设计各个环节中影响性能的因素，以及提高性能的各种理论和方法。

本门课程属于计算机偏硬技术课程，针对计算机科学与技术、软件工程等专业高年级学生开设。主要讲授内容为：计算机系统结构、计算机指令集结构设计、流水线技术、指令级并行、存储层次结构、输入输出系统、多处理机等。

结合计算机系统性能提升的技术路线及方法分析计算机体系结构的基本理论、基本技术和基本方法，与此同时，采用最新计算机体系结构实例讲解课程内容。

课程大纲

第一章 计算机系统结构的基本概念
1. 计算机系统结构的概念（计算机系统的层次结构，计算机系统结构，计算机组成，计算机实现，系列机）
2. 计算机系统结构的发展
3. 影响计算机系统结构的成本和价格因素
4. 定量分析技术基础（计算机性能评测的基本概念，测试程序，性能设计和评测的基本原则，Amdahl定律，CPU的性能）
5. 计算机系统结构中并行性的发展（并行性概念，提高并行性的技术途径）

第二章 计算机指令集结构设计
1. 指令集结构的分类
2. 寻址技术
3. 指令集结构的功能设计
4. 操作数的类型、表示和大小
5. 指令集格式的设计（寻址方式的表示方法，指令集格式的选择）
6. DLX指令集结构

第三章 流水线技术
1. 流水线的基本概念及分类
2. DLX的基本流水线
3. 流水线性能分析（时空图、吞吐率、加速比、效率、消除流水线瓶颈段的方法）
4. 流水线中的相关及解决方法（结构相关、数据相关、控制相关、定向技术、指令调度、分支预测、延迟分支等）
5. MIPS R4000流水线计算机简介
6. 向量处理机（向量处理方式、向量处理机的概念、提高向量处理机性能的主要技术、向量处理机的性能评价）

第四章 指令级并行
1. 指令级并行的概念（循环展开，相关）
2. 指令的动态调度（动态调度的原理、记分牌技术、Tomasulo算法）
3. 控制相关的动态解决技术（分支预测缓冲、分支目标缓冲、基于硬件的前瞻执行）
4. 多指令流出技术（静态超标量、动态多指令流出、超长指令字）

第五章 存储器层次结构
1. 存储器的层次结构（存储层次的性能参数、“Cache —主存”层

④ 计算机系统结构的算法

这门课的算法不多吧？又不是数据结构课。

⑤ 数据结构中五种算法(冒泡法,快速排序法,插入法,选择法,希尔法)系统架构图如何画

上网络搜

⑥ 计算机系统的层次结构

计算机系统的层次结构：

1、微程序设计级 ---- 第1级

该级的编程工具是微指令集，程序员用微指令编写的微程序，由硬件直接执行。（如图中最下一行右边的PCWrite =1表示对PC寄存器的写控制,详细内容在控制器部分将详细学习）

2、传统机器级 ---- 第2级

该级的编程工具是计算机的机器语言指令集，程序员用机器指令编写的程序由微程序进行解释执行

3、操作系统级 --- 第3级

从操作系统的基本功能来看，一方面它直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸

4、汇编语言级 --- 第4级

该级的编程工具是汇编语言指令集。与第二层所采用的机器语言编程工具相比，采用汇编语言编写程序便于理解与记忆

5、高级语言级 --- 第5级

该集的编程工具是各种高级语言如C语言等，高级语言源程序通常用编译程序来完成高级语言翻译后才能被底层的硬件执行

6、层次之间的关系

1）各层次之间的关系十分密切，高层是低层功能的扩展，低层是高层实现的基础。

2）站在不同的层次观察计算机系统，到关于计算机不同的概念。上图第二列分别对应地给出了从高级语言、汇编语言、机器语言和微程序设计级所看到的计算机的不同编程工具。

拓展：

计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统。数据库系统需要大容量的主存以存放和运行操作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系统缓冲区等，而辅存则需要大容量的直接存取设备。此外，系统应具有较强的网络功能。

计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断,而且通用性好,使用容易，还能联成网络。①计算：一切复杂的计算，几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。②判断：计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力,故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。③存储：计算机能存储巨量信息。④精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。

详细内容请在 网络 计算机系统 中了解

⑦ 操作系统，数据结构和算法的发展方向

从软件角度来看，可以参考以前服务器级的技术来处理个人电脑环境，更大的空间、更多的处理单元，你其实可以理解为现在的个人电脑是一个十年前的缩小版服务器集群；

多核任务调度、针对有限存储空间而设计的算法（很多算法为了节省空间开销，都是以时间性能为代价的）等，都可以在硬件提升的基础上，让软件也得到进一步提升，不过这些也是很有限的，而且也有不少人在做或者已经做了...；

在空间与计算速度大幅提升的前提下，单纯的考虑性能就很不够了，很多问题比如计算机智能化、信息安全等等，其实很早的时候就已经提出了，只是当时的性能甚至无法满足实验的要求，不过现在，这些都有可能了，所以当下这些领域都是很热门的，或者一些还没有人关注，而你发现的某些领域，都是除了性能之外，很值得研究的。

⑧ 1.请简述计算机系统的组成结构。

计算机系统的硬件结构主要由五部分组成：控制器、运算器、内存储器、输入设备和输出设备。
随着半导体集成电路技术的出现和广泛的应用，Intel公司最先将控制器和运算器制作在同一芯片上（Intel 4004），就是我们常说的中央处理器。中央处理器也叫微处理器，英文名是“Central Processing Unit”，简称CPU。它是计算机硬件系统的指挥中心。它主要包括控制器和运算器两个部分，其中控制器的功能是控制计算机各部分协调工作，运算器则是负责计算机的算术运算和逻辑运算，而运算的最终结果和中间结果要送入内存中保存。
内存储器也叫内存是计算机用于存储程序和数据的部件，由若干大规模集成电路存储芯片或其它存储介质组成。内存储器直接与中央处理器交换资料，存取速度快，管理较复杂。内存又分为随机存储器和只读存储器两大类。但人们常说的内存往往是指随机存储器（Random Access Memory）简称RAM，用于存储当前计算机正在使用的程序和数据，信息可以随时存取，一旦断电，RAM中的资料全部丢失，且无法挽救；只读存储器（Read only Memory）简称ROM，资料一般下只能读出，不能写入。通常，厂商把计算机最重要的系统信息和程序数据存储在ROM中，即使机器断电，ROM的资料也不会丢失。
内存存储资料的容量以字节（BYTE）为单位表示，简记为“B”，比如640KB，1MB，32MB，1GB等等。其中1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。内存储器的主要技术指针是存取资料的速度和存储容量。
输入、输出设备在中央处理器的控制下，通过接口线路与内存交换信息。输入设备的任务是将程序和原始信息提供给计算机，并将其转换成计算机可识别和存储的形式。
主要有以下几种：
①键盘输入设备。
②图形信息输入装置：如光笔、扫描仪、条码阅读器、数字化仪等。
③外存储器：外存在中央处理器控制下与内存交换资料，存取速度较慢，存储容量大。光盘、磁盘、磁带等外存储器，均可作为输入设备。
④语音信息识别设备。
输出设备的任务是将计算机处理的结果进行输出以及将计算机内部的信息转换成人们可接受的形式。
主要有以下几种：
①打印设备：如针式打印机、激光打印机、喷墨打印机、绘图仪等。
②显示设备：如 CRT显示器、LCD液晶显示器等。
③外存储器：光盘、磁盘、磁带等外存储器同样可作为输出设备。
④声音输出设备。
计算机只有硬件系统是无法正常工作的，还需要软件来管理和应用，计算机软件包括计算机运行所需的各种程序及数据。软件分为系统软件和应用软件。系统软件包括操作系统、硬件检测和诊断程序、各种算法语言的解释和编译程序等。每台计算机必须在相应系统运行后才能为用户提供服务。应用软件是为解决用户具体应用问题而设计的程序。
系统软件有DOS、NOVELL Netware、WINDOWS3.X、WINDOWS9X、WINDOWS2000、WINDOWS NT，Mac OS，Unix，Linux等。
应用软件就更多了有OFFICE 97 、OFFICE 2000、WPS2000、东方快车、金山词霸、杀毒软件、超级解霸、财务管理软件、游戏软件、CAD/CAM等。