計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一章

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念3課程的目的、性質(zhì)和地位性質(zhì)：是國(guó)家高等教育計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要專業(yè)課。地位：一門非常重要的專業(yè)課程。目的：根據(jù)現(xiàn)有硬件、軟件和器件技術(shù)，面向不同的應(yīng)用，研究如何對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件和硬件功能進(jìn)行更合理的分配，開(kāi)發(fā)有盡可能高的性能價(jià)格比的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)本章的重點(diǎn)是：

1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三者的定義及所包含的內(nèi)容；

2.有關(guān)透明性問(wèn)題的判斷；

3.軟件和硬件的功能分配原則；

4.軟件可移植性的途徑、方法、適用場(chǎng)合、問(wèn)題和對(duì)策；

5.有關(guān)并行性的概念；

6.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中開(kāi)發(fā)并行性的途徑和類型等。本章的難點(diǎn)是：透明性的判斷與分析。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念51.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)從使用語(yǔ)言的角度，按功能可以把現(xiàn)代通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看成是由多個(gè)機(jī)器級(jí)組成的一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。各機(jī)器級(jí)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)-----翻譯、解釋、或者是翻譯和解釋的結(jié)合。機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)微程序機(jī)器級(jí)操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)61.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指多級(jí)層次結(jié)構(gòu)中機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)的結(jié)構(gòu)，它是軟件和硬（固）件的主要交界面，是讓編制的機(jī)器語(yǔ)言程序、匯編語(yǔ)言源程序以及由高級(jí)語(yǔ)言源程序編譯生成的機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序能在機(jī)器上正確運(yùn)行所應(yīng)看到的計(jì)算機(jī)屬性。硬件能夠直接識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)類型和格式的數(shù)據(jù)表示；最小可尋址單位、尋址種類、地址計(jì)算等的尋址方式；通用/專用寄存器的設(shè)置、數(shù)量、字長(zhǎng)、使用約定等的寄存器組織；第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念71.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）操作類型、格式、控制機(jī)構(gòu)等的指令系統(tǒng)；內(nèi)存的最小編址單位、編址方式、容量、最大編址空間等的存儲(chǔ)系統(tǒng)組織；中斷的分類、分級(jí)、中斷處理程序功能及入口地址等的中斷機(jī)構(gòu)；操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)的管態(tài)和目態(tài)的定義和切換；I/O設(shè)備的連接、使用方式、流量等的機(jī)器級(jí)I/O結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)各部分的信息保護(hù)方式和保護(hù)機(jī)構(gòu)；第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念81.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)2計(jì)算機(jī)組成是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。主要指的是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)在邏輯上是如何組織的。計(jì)算機(jī)組成主要與計(jì)算機(jī)操作的并行度、重疊度及部件的共享度等有關(guān)，直接影響系統(tǒng)的速度和價(jià)格。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念91.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)2計(jì)算機(jī)組成（續(xù)）計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)要確定的方面一般包括：數(shù)據(jù)通路寬度；專用部件的設(shè)置；各種操作對(duì)部件的共享程度；功能部件的并行度；控制機(jī)構(gòu)的組成方式；緩沖和排隊(duì)技術(shù)；預(yù)估預(yù)判技術(shù)；可靠性技術(shù)等。3計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。它著眼于用什么樣的器件技術(shù)和微組裝技術(shù)。它也直接影響到系統(tǒng)的速度和價(jià)格。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念101.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)4三者的聯(lián)系相同結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可以因速度不同而采用不同的組成；相同的組成也可有多種不同的實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不能過(guò)多或不合理地限制各種組成、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的采用與發(fā)展；組成與實(shí)現(xiàn)可以折衷權(quán)衡，它主要取決于器件的來(lái)源、廠家的技術(shù)特長(zhǎng)和性能價(jià)格比能否優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)在當(dāng)時(shí)的器件技術(shù)條件下，使價(jià)格在不增或只增很少的情況下去盡可能地提高系統(tǒng)的性能。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念111.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)5計(jì)算機(jī)的透明性概念在計(jì)算機(jī)中，客觀存在的事物或?qū)傩詮哪硞€(gè)角度看不到，稱這些事物或?qū)傩允峭该鞯摹５谝徽掠?jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念121.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)5計(jì)算機(jī)的透明性概念（續(xù)）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不透明的屬性：采用什么系列機(jī)機(jī)器級(jí)(匯編級(jí))的指令系統(tǒng)，指令的條數(shù)、種類、功能、格式和編碼主存的容量、編址空間和所用的編址方式硬件直接識(shí)別的數(shù)據(jù)類型、格式和種類I/O系統(tǒng)采用通道處理機(jī)還是外圍處理機(jī)I/O設(shè)備的編址I/O接口的使用規(guī)定等第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念131.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)5計(jì)算機(jī)的透明性概念（再續(xù)）計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)時(shí)不透明的屬性：系列機(jī)內(nèi)部搞哪幾種型號(hào)的計(jì)算機(jī)指令的解釋采用順序、重疊還是流水乘法指令是用加法器和移位器實(shí)現(xiàn)還是用專門的乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)主存采用單體還是多體交叉存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線線數(shù)的多少(即數(shù)據(jù)通路寬度的大小)通道采用結(jié)合型還是獨(dú)立型系統(tǒng)采用單總線還是多總線等。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念141.3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件取舍原則軟硬件功能分配是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要任務(wù)。軟、硬件在邏輯功能上是等效的。原則一：在現(xiàn)有硬件和器件的基礎(chǔ)上，充分考慮性能價(jià)格比；原則二：不能過(guò)多地限制先進(jìn)組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的使用；原則三：充分考慮提高軟件的實(shí)現(xiàn)效率，節(jié)約軟件實(shí)現(xiàn)成本。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念151.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能主要體現(xiàn)在時(shí)間和空間兩個(gè)方面。時(shí)間方面，通常有峰值性能和持續(xù)性能來(lái)評(píng)價(jià)，持續(xù)性能也稱為實(shí)際性能。設(shè)系統(tǒng)中共有n道程序同時(shí)運(yùn)行，Ti是第i道程序的執(zhí)行時(shí)間。性能算術(shù)平均值：性能調(diào)和平均值：性能幾何平均值：第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念161.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)測(cè)為了反映計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，通常引入如下指標(biāo)：1.MIPS(MillionInstructionPersecond)2.MFLOPS(MillionFloatingPointOperationsPerseconf)1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定量設(shè)計(jì)原理1.哈夫曼（Huffman）壓縮原理盡可能加快高概率事件的處理速度；盡可能降低高概率事件的存儲(chǔ)空間；2.程序訪問(wèn)的局部性定律

1.3.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的定量設(shè)計(jì)原理3.阿姆達(dá)爾（Amdahl）定律f:可改進(jìn)部分的比例r:改進(jìn)部分性能提高的比值一個(gè)人從A到B需要走一個(gè)確定的路程，為60公里。但他在前30公里的速度為20km/h，所以無(wú)論他在后半程怎么加速，整個(gè)行程的平均速度也達(dá)不到60km/h。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響所謂軟件的可移植性，指的是軟件不用修改或只經(jīng)少量的修改，就可以由一臺(tái)機(jī)器搬到另一臺(tái)機(jī)器上去運(yùn)行，使得同一套軟件可以應(yīng)用于不同的硬件環(huán)境。實(shí)現(xiàn)軟件移植的必要性：充分利用現(xiàn)有軟件；節(jié)省軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用，減少軟件開(kāi)發(fā)成本；新的硬件和器件技術(shù)得以盡快應(yīng)用；有利于開(kāi)發(fā)全新的軟件。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響實(shí)現(xiàn)軟件移植的基本技術(shù)有：1統(tǒng)一高級(jí)語(yǔ)言；2采用系列機(jī)；3模擬和仿真。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響1統(tǒng)一高級(jí)語(yǔ)言統(tǒng)一高級(jí)語(yǔ)言是指設(shè)計(jì)出一種對(duì)各種應(yīng)用領(lǐng)域都比較高效的通用高級(jí)語(yǔ)言。這樣，在結(jié)構(gòu)相同以至完全不同的機(jī)器之間，通過(guò)配以不同的語(yǔ)言翻譯程序就可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用軟件的移植。相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的高級(jí)語(yǔ)言編譯程序最理想的狀態(tài)：高級(jí)語(yǔ)言統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響計(jì)算機(jī)1編譯程序1編譯程序2計(jì)算機(jī)2編譯程序n計(jì)算機(jī)m統(tǒng)一的高級(jí)語(yǔ)言次理想的狀態(tài)：高級(jí)語(yǔ)言統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響目前的主要狀態(tài)：高級(jí)語(yǔ)言不統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。編譯程序1編譯程序2編譯程序n語(yǔ)言1語(yǔ)言2語(yǔ)言n相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)m11語(yǔ)言1語(yǔ)言n21n11m2mnm語(yǔ)言2計(jì)算機(jī)21222n2最不理想的狀態(tài)：高級(jí)語(yǔ)言不統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不相同。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響制約因素：不同的用途要求高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)法和語(yǔ)義結(jié)構(gòu)差別較大；統(tǒng)一的高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)當(dāng)有什么樣基本的結(jié)構(gòu)意見(jiàn)不一；用戶的習(xí)慣勢(shì)力，不愿使用新的語(yǔ)言。1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響2采用系列機(jī)系列機(jī)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同但性能可能不同的一系列計(jì)算機(jī)；系列機(jī)應(yīng)用軟件的兼容：向上兼容和向下兼容（速度性能有強(qiáng)弱之分）向前兼容和向后兼容（生產(chǎn)時(shí)間有先后之別）系列機(jī)必須保證應(yīng)用軟件向后兼容，力爭(zhēng)做到向上兼容。原裝機(jī)兼容機(jī)品牌機(jī)組裝機(jī)1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響3模擬和仿真作用：在結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)機(jī)器語(yǔ)言程序的移植。模擬：用機(jī)器語(yǔ)言程序解釋另一機(jī)器的機(jī)器指令實(shí)現(xiàn)軟件移植的方法稱為模擬。局限性：機(jī)器指令系統(tǒng)差異較大時(shí)，程序運(yùn)行速度嚴(yán)重下降。機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)微程序機(jī)器級(jí)操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響3模擬和仿真作用：在結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)機(jī)器語(yǔ)言程序的移植。仿真：用微程序直接解釋另一機(jī)器的機(jī)器指令實(shí)現(xiàn)軟件移植的方法稱為仿真。局限性：機(jī)器結(jié)構(gòu)差異較大時(shí)，很難仿真。機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器級(jí)微程序機(jī)器級(jí)操作系統(tǒng)機(jī)器級(jí)匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)應(yīng)用語(yǔ)言機(jī)器級(jí)高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器級(jí)1.4.1軟件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響3模擬和仿真（續(xù)）模擬與仿真的區(qū)別是：

☆模擬是用機(jī)器語(yǔ)言程序解釋，其解釋程序存在主存中；☆仿真是用微程序解釋，其解釋程序存在控制存貯器中。應(yīng)用策略：模擬和仿真結(jié)合使用。

☆很少使用且難以仿真的機(jī)器指令采用模擬。☆頻繁使用且容易仿真的機(jī)器指令采用仿真；1.4.2應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共同要求：程序可移植、高性能價(jià)格比、便于使用、減少命令種類、簡(jiǎn)化操作步驟、高可靠性、有好的維護(hù)手段等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為適應(yīng)各種應(yīng)用要求的演變過(guò)程：通用機(jī)：計(jì)算能力強(qiáng)。（40年代末）商業(yè)機(jī)：計(jì)算量不大，而輸入、輸出量較大，且要求十進(jìn)制運(yùn)算及字符行處理等功能。（50年代中后期）工控機(jī)：較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力，有像數(shù)模轉(zhuǎn)換、采樣處理等多種靈活的I／O接口及完善的中斷系統(tǒng)。歷史背景：當(dāng)時(shí)電子管、晶體管體積大、成本高、不可靠，只能分別設(shè)計(jì)。IBM360多功能通用機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)工業(yè)開(kāi)始走向成熟（60年代中期以后）。1.4.2應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響各型機(jī)器價(jià)格性能隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖圖例：等性能線等價(jià)格線計(jì)算機(jī)廠商的經(jīng)營(yíng)策略：價(jià)格不變，提高性能；性能不變，降低價(jià)格。1.4.3器件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響器件的發(fā)展是推動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成前進(jìn)的關(guān)鍵因素和主要?jiǎng)恿?。如果沒(méi)有器件集成度的提高，器件的速度也就難以迅速提高，從而機(jī)器的主頻和速度就不能發(fā)生數(shù)量級(jí)上的提高。如果器件的可靠性未發(fā)生數(shù)量級(jí)上的提高，是無(wú)法使用后面要講述的流水技術(shù)的。如果沒(méi)有高速、廉價(jià)的半導(dǎo)體存貯器，則能使解題速度得以迅速提高的高速緩沖存貯器(Cache)及早在60年代初期就已提出的虛擬存貯器就無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)。1.4.3器件對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響沒(méi)有可編程只讀存貯器PROM器件的出現(xiàn)，早在50年代初期就已提出的微程序技術(shù)也無(wú)法真正得到廣泛應(yīng)用。只有有了高速相聯(lián)存貯器器件，才有相聯(lián)處理機(jī)這種結(jié)構(gòu)的發(fā)展，才能推動(dòng)向量機(jī)、數(shù)組機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)器的發(fā)展。如果沒(méi)有器件的性能價(jià)格比的迅速提高，新研制的組成技術(shù)就無(wú)法下移和加速下移到銷售量大得多的中、小、微型機(jī)上，從而也就難以得到推廣和應(yīng)用，器件廠也就難以為這種新的組成研制強(qiáng)功能的VLSI器件。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展

1并行性的定義；

2并行性等級(jí)；

3并行性的發(fā)展；

4開(kāi)發(fā)并行性的途徑。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展

1并行性的定義并行性是指問(wèn)題中具有可同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算或操作的特性。并行性包括同時(shí)性和并發(fā)性。兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生屬于同時(shí)性，而在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生則屬于并發(fā)性。開(kāi)發(fā)并行性的目的是為了能予以并行處理，以提高解題效率。2并行性等級(jí)從執(zhí)行程序的角度：指令內(nèi)各微操作之間的并行多條指令之間的并行多個(gè)任務(wù)或進(jìn)程之間的并行以及多個(gè)作業(yè)或程序之間的并行1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展2并行性等級(jí)從處理數(shù)據(jù)的角度看位串字串位并字串位片串字并全并行。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展2并行性等級(jí)從信息加工步驟和階段的角度看存貯器操作并行(并行存貯器、相聯(lián)處理機(jī))處理器操作步驟并行(流水線處理機(jī))處理器操作并行(陣列處理機(jī))指令、任務(wù)、作業(yè)間的全面并行(多處理機(jī)、分布處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))等。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展3并行性的發(fā)展

20世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最主要的發(fā)展是開(kāi)發(fā)大規(guī)模并行處理(MPP)。其中，多處理機(jī)和多計(jì)算機(jī)是其研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。重大挑戰(zhàn)性科學(xué)計(jì)算題目要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能有3T性能，即1TFLOPS的計(jì)算能力，1TB的主存容量和1TBps的I/O帶寬。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展4開(kāi)發(fā)并行性的途徑時(shí)間重疊：讓多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，輪流使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)使用來(lái)贏得速度。例如，流水線處理機(jī)。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展4開(kāi)發(fā)并行性的途徑資源重復(fù)：通過(guò)重復(fù)設(shè)置硬件資源來(lái)提高性能的。PE0PE1PEnCU1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展4開(kāi)發(fā)并行性的途徑資源共享：利用軟件方法讓多個(gè)用戶共享同一套資源，來(lái)提高資源利用率和系統(tǒng)性能的。例如，多道程序分時(shí)系統(tǒng)，多處理機(jī)，分布處理系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)等。1.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的并行性發(fā)展第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念44第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念45曙光2000出現(xiàn)以后，美國(guó)就允許康柏、Sun等公司向中國(guó)出口滿載50個(gè)CPU的高性能計(jì)算機(jī)。曙光3000研發(fā)成功后，美國(guó)政府宣布：再次放寬美國(guó)企業(yè)向國(guó)外出口高速計(jì)算機(jī)的限制。有關(guān)方面一位負(fù)責(zé)人說(shuō)：“正因?yàn)橹袊?guó)自主研發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，某些國(guó)家才放寬了對(duì)華計(jì)算機(jī)出口的限制。在此前，中國(guó)想進(jìn)口比國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)還差一點(diǎn)的計(jì)算機(jī)都很難?！钡谝徽掠?jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念46據(jù)經(jīng)濟(jì)參考報(bào)報(bào)道，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3200億美元，全球54%的芯片都出口到中國(guó)，但國(guó)產(chǎn)芯片的市場(chǎng)份額只占10%。中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)每年進(jìn)口需要消耗2000多億美元外匯，超過(guò)了石油和大宗商品，是第一大進(jìn)口商品。業(yè)內(nèi)人士稱，一個(gè)長(zhǎng)期無(wú)芯的國(guó)家，只能被動(dòng)地選擇全球產(chǎn)業(yè)鏈的下層位置。國(guó)內(nèi)企業(yè)制造的芯片普遍是“傻大黑粗”，而且成本也無(wú)法降下來(lái)。未來(lái)中國(guó)公司如果不建立自己的產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)體系，失去的不僅僅是經(jīng)濟(jì)利益，產(chǎn)業(yè)安全也將沒(méi)有保障。中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直緩慢，尤其在CPU方面幾乎一片空白。專家指出，國(guó)外芯片廠商有可能通過(guò)芯片植入木馬來(lái)竊取商業(yè)機(jī)密，也可通過(guò)病毒、惡意軟件來(lái)操控控制系統(tǒng)，引發(fā)安全事故。許多國(guó)家早就有意識(shí)地對(duì)出口進(jìn)行嚴(yán)格控制，阻止外國(guó)國(guó)防事業(yè)發(fā)展。業(yè)內(nèi)人士表示，對(duì)于中國(guó)從外國(guó)進(jìn)口芯片，需要層層審批，有數(shù)額限制和附加額外條款。一些國(guó)家甚至只賣設(shè)備整機(jī)，不賣芯片。

世界各國(guó)紛紛將芯片作為國(guó)家重點(diǎn)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)來(lái)抓，美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)大量的研發(fā)投入確保技術(shù)領(lǐng)先，韓國(guó)、新加坡和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)通過(guò)積極的產(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)取得飛速發(fā)展。目前，世界許多國(guó)家都在爭(zhēng)奪中國(guó)芯片市場(chǎng)，或?qū)⑹怪袊?guó)芯片面臨“滅頂之災(zāi)”。武漢新芯集成電路制造有限公司副總經(jīng)理李平說(shuō)，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3200億美元，全球54%的芯片都出口到中國(guó)，但國(guó)產(chǎn)芯片的市場(chǎng)份額只占10%。全球77%的手機(jī)是中國(guó)制造，但其中不到3%的手機(jī)芯片是國(guó)產(chǎn)的。

未來(lái)中國(guó)公司如果不建立自己的產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)體系，失去的不僅僅是經(jīng)濟(jì)利益，產(chǎn)業(yè)安全也將沒(méi)有保障。中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)幾乎一片空白，這意味著中國(guó)電子產(chǎn)品的制造處于國(guó)外的控制之下，國(guó)內(nèi)工業(yè)一旦用上“外國(guó)芯”將會(huì)形成長(zhǎng)期依賴，在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)等方面繼續(xù)落后。在石油天然氣、交通運(yùn)輸、電力、污水處理、制藥、化工、礦業(yè)等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，芯片也無(wú)處不在。但在這方面，中國(guó)使用的芯片也大多被國(guó)外芯片壟斷，再加上國(guó)內(nèi)缺少相關(guān)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、管理，容