计算机体系结构

计算机体系结构分为哪四层，每一层的作用是什么？并且每一层所包含的基本协议又是哪一些？

计算机体系结构是指那些对程序员可见的系统属性 他应该还包括设计思想与体系结构！
　　经典的关于“计算机体系结构（computer architecture）”的定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM 360系统时提出的，其具体描述为“计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性”。 [编辑本段]结构　　单处理器的体系结构
　　在分级存储的计算机中，对一个CPU来说，决定持续存储器带宽的关键因素是cache的未命中等待时间。目前，采用cache的机器其存储系统有了显著的变化，存储器访问中等待时间与传输时间之比大大改变，1990年20MHz的机器等待时间和传输时间大致相等，1995年100MHz的机器中等待时间占了绝大部分。
　　共享内存的体系结构
　　
　　向量机属于共享内存体系结构（分布式共享内存机器除外）。它大大简化了cache的一致性难题和所造成的等待时间（处理延迟）。但是，向量机要比共享存储器或分级存储器的超标量机昂贵。
　　具有cache的机器和向量共享存储器计算机都有固定的存储器带宽限制，也就是说它的机器均衡性数值随着处理器数目增加而加大，因而处理器数目有一个极限值。典型的情况是，共享存储器系统在各个处理器之间是非阻塞的（nonblocking），从而允许多个CPU并发活动，这样可以补偿由于等待时间造成的较大延迟。当使用多个处理器时，机器的cache命中率由等待时间、带宽限制和总线/网络/交叉开关控制器的限制共同决定。在向量计算机中，限制主要在带宽上而不是等待时间。
　　对称多处理（SMP）共享存储器系统
　　对称多处理(SMP)节点包含两个或两个以上完全相同的处理器，在处理上没有主/从之分。每个处理器对节点计算资源享有同等访问权。节点内的处理器和内存之间的互联必须利用可以保持一致性的互联方案。一致性意指无论在任何时候，处理器只能为内存的每个数据保持或共享唯一一个数值。
　　SMP共享存储器系统把多个处理器与一个集中的存储器相连。在SMP环境中，所有处理器都通过总线访问同一个系统的物理存储器，这就意味着SMP系统只运行操作系统的一个拷贝。为单处理器系统编写的应用程序可以毫无改变地在SMP系统中运行。因此SMP系统有时也被称为均匀存储器。对于所有处理器来说，访问存储器中的任何地址所需的时间都是一致的。
　　SMP体系结构的缺点是可伸缩性有限，因为存储器接口达到饱和时增加处理器并不能获得更高的性能。SMP处理器数目一般最多可达到32个。