●數(shù)據(jù)表示(硬件能直接辯認和處理的數(shù)據(jù)類型)；

　　●尋址規(guī)則(包括最小尋址單元、尋址方式及其表示)；

　　●寄存器定義(包括各種寄存器的定義、數(shù)量和使用方式)；

　　●指令集(包括機器指令的操作類型和格式、指令間的排序和控制機構(gòu)等)；

　　●中斷系統(tǒng)(中斷的類型和中斷響應(yīng)硬件的功能等)；

　　●機器工作狀態(tài)的定義和切換(如管態(tài)和目態(tài)等)；

　　●存儲系統(tǒng)(主存容量、程序員可用的存儲容量等)；

　　●信息保護(保護方式和硬件對信息保護的支持)；

　　●I/O結(jié)構(gòu)(包括I/O連接方式、處理機/存儲器與I/O設(shè)備間數(shù)據(jù)傳送的方式和格式以及I/O操作的狀態(tài)等)；

　�。�1）Flynn分類法

　　1966年，Michael.J.Flynn提出根據(jù)指令流、數(shù)據(jù)流的多倍性（multiplicity）特征對計算機系統(tǒng)進行分類，定義如下。

　　●指令流：機器執(zhí)行的指令序列

　　●數(shù)據(jù)流：由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列，包括輸入數(shù)據(jù)和中間結(jié)果

　　●多倍性：在系統(tǒng)性能瓶頸部件上同時處于同一執(zhí)行階段的指令或數(shù)據(jù)的可能個數(shù)。

　　Flynn根據(jù)不同的指令流-數(shù)據(jù)流組織方式把計算機系統(tǒng)分為4類。

　　1、單指令流單數(shù)據(jù)流（SingleInstructionStreamSingleDataStream，SISD）

　　SISD其實就是傳統(tǒng)的順序執(zhí)行的單處理器計算機，其指令部件每次只對一條指令進行譯碼，并只對一個操作部件分配數(shù)據(jù)。

　　2、單指令流多數(shù)據(jù)流（SingleInstructionStreamMultipleDataStream，SIMD）

　　SIMD以并行處理機為代表，結(jié)構(gòu)如圖，并行處理機包括多個重復(fù)的處理單元PU1～PUn，由單一指令部件控制，按照同一指令流的要求為它們分配各自所需的不同的數(shù)據(jù)。

　　3、多指令流單數(shù)據(jù)流（MultipleInstructionStreamSingleDataStream，MISD）

　　MISD的結(jié)構(gòu)，它具有n個處理單元，按n條不同指令的要求對同一數(shù)據(jù)流及其中間結(jié)果進行不同的處理。一個處理單元的輸出又作為另一個處理單元的輸入。

　　4、多指令流多數(shù)據(jù)流（MultipleInstructionStreamMultipleDataStream，MIMD）

　　MIMD的結(jié)構(gòu)，它是指能實現(xiàn)作業(yè)、任務(wù)、指令等各級全面并行的多機系統(tǒng)，多處理機就屬于MIMD。

　�。�2）馮式分類法

　　1972年馮澤云提出用并行度來對計算機體系結(jié)構(gòu)進行分類。所謂并行度Pm是指計算機系統(tǒng)在單位時間內(nèi)能夠處理的的二進制位數(shù)。設(shè)每一個時鐘周期△ti內(nèi)能處理的二進制位數(shù)為Pi，則T個時鐘周期內(nèi)平均并行度為Pa=(∑Pi)／T(其中i為1，2，…，T)。平均并行度取決于系統(tǒng)的運行程度，與應(yīng)用程序無關(guān)，所以，系統(tǒng)在周期T內(nèi)的平均利用率為μ=Pa/Pm=(∑Pi)/(T*Pm)。用并行度對計算機體系結(jié)構(gòu)進行的分類。用平面直角坐標系中的一點表示一個計算機系統(tǒng)，橫坐標表示字寬(N位)，即在一個字中同時處理的二進制位數(shù)；縱坐標表示位片寬度(M位)，即在一個位片中能同時處理的字數(shù)，則并行度Pm=N*M。

　　由此得出四種不同的計算機結(jié)構(gòu)：

　�、僮执���、位串行(簡稱WSBS)。其中N＝1，M＝1。

　�、谧植⑿�、位串行(簡稱WPBS)。其中N＝1，M>1。

　�、圩执�行、位并��(簡稱WSBP)。其中N>1，M＝1。

　�、茏植⑿�、位并行(簡稱WPBP)。其中N>1，M>1。

　　計算機體系結(jié)構(gòu)解決的是計算機系統(tǒng)在總體上、功能上需要解決的問題，它和計算機組成、計算機實現(xiàn)是不同的概念。一種體系結(jié)構(gòu)可能有多種組成，一種組成也可能有多種物理實現(xiàn)。

　　計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)，包括機器內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制流的組成以及邏輯設(shè)計等。其目標是合理地把各種部件、設(shè)備組成計算機，以實現(xiàn)特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時滿足所希望達到的性能價格比。一般而言，計算機組成研究的范圍包括：確定數(shù)據(jù)通路的寬度、確定各種操作對功能部件的共享程度、確定專用的功能部件、確定功能部件的并行度、設(shè)計緩沖和排隊策略、設(shè)計控制機構(gòu)和確定采用何種可靠技術(shù)等。計算機組成的物理實現(xiàn)。包括處理機、主存等部件的物理結(jié)構(gòu)，器件的集成度和速度，器件、模塊、插件、底板的劃分與連接，專用器件的設(shè)計，信號傳輸技術(shù)，電源、冷卻及裝配等技術(shù)以及相關(guān)的制造工藝和技術(shù)。

　　當(dāng)前，計算機體系結(jié)構(gòu)研究面臨著新的挑戰(zhàn)：

　　●多核處理器體系結(jié)構(gòu)帶來的高效軟件開發(fā)與優(yōu)化問題；

　　●納米量級超大規(guī)模集成電路帶來的芯片可靠性問題；

　　●大規(guī)模高性能計算系統(tǒng)和便攜式嵌入式系統(tǒng)中的功耗控制問題；

　　●適應(yīng)虛擬計算需求的體系結(jié)構(gòu)虛擬化問題；

　　同時，隨著新材料、新工藝正在快速發(fā)展，計算機使能技術(shù)不斷變化，基于新型納米功能器件、量子器件或DNA分子的新概念計算處于探索階段。