计算机系统体系结构的层次设计初探

李洁

摘要：在计算机系统体系结构的层次设计中，其工作内容较为复杂，需要设计人员加大精力的投入，优化设计的效果。基于此，本文将阐述计算机系统体系结构的层次设计原则，以自上而下的方式、自下而上的方式为切入点，深入探究计算机系统体系结构的层次设计方式，旨在能够提高计算机系统体系结构层次设计的质量，提高计算机系统运行的稳定性，为后期的维护工作提供便利，并以此为相关的设计人员提供参考。

关键词：计算机系统；体系机构；层次设计

计算机系统体系结构层次设计，其实际就是计算机系统体系结构中的某一个功能、组或者模块集合，其中在集合中的功能模块，能够相互连接、层层互通。就层次而言，其研究的对象为体系结构，并对不同层之间的连接逻辑、连通性、连接规则进行了规定。

1 计算机系统体系结构的层次设计原则

1.1 效率原则

在计算机系统体系结构的层次设计中，需要遵循效率的原则，即提高计算机系统的运行效率。具体来说，在计算机系统体系结构的层次设计中，并不能为了为维护工作提供便利、优化设计结构，就忽视计算系统的运行效率。实际上，在计算机系统体系结构的层次设计中，需要将系统的性能、运行稳定性作为层次设计工作的重点，将其作为基础提高系统运行的实际效率，从而实现计算机系统体系结构层次设计的基本目的。通过优化设计，计算机系统运行的效率主要体现在两方面，即跨层设计、覆盖设计，所以设计人员需要对计算机系统中，各个层次之间的链接、接口进行合理的优化与设计。虽然基于这样的层次设计方式，会在很大程度上提高计算机系统体系结构层次设计的复杂性，但是却能够在根本上提高计算机系统的运行效率。

1.2 简化原则

在计算机系统体系结构的层次设计中，除了要遵循效率原则之外，还应该践行简化原则。实际上，对计算机系统体系结构的层次进行设计，就是使其具有辅助计算机系统测试、验证的功能，而其目的就是对系统结构进行简化。在计算机系统体系结构的层次设计中，其与模块化设计较为相似，也就是说需要对计算机的系统进行层次划分，通过这样的方式能够降低各个层次之间连接、互通的难度。由此能够发现，计算机系统体系结构的层次设计，其实际就是为计算机系统的维护、认知、验证、优化、测试等工作提供便利，简化工作的难度。所以，在这一因素的基础上，在对每个层次进行设计的过程中，都应该践行简化的原则，实现简化资源、简化功能的主要目的，从而降低设计工作的难度与复杂性。

2 计算机系统体系结构的层次设计方式

在计算机系统体系结构的层次设计中，为了能够把握好设计工作的原则，就需要在其基础之上，对计算机系统进行优化设计。基于这一背景，当前在计算机系统体系结构的层次设计中，其主要的方式包括两种，即自上而下设计、自下而上设计，具体内容如下：

2.1 自上而下的方式

在计算机系统体系结构的层次设计中，设计人员可以自下而上的设计方式，在应用这一方式的过程中，需要对计算系统进行详细分解，并将其作为后期层次设计的主要依据。具体来说，在对计算机系统结构的层次进行设计的过程中，对系统分解过程为：将系统中的平面，划分到可接受的目标平面中，并由此而形成映序列，而这一序列就是分解过程自上而下的体现。

例如：在原平面与目标平面之间，经过了m次的映射以后，在可以将其使用公式表达出来，其公式为：P'=гmгm-1гm-2…г1 P=г0ν0。从这一公式中能够发现，对计算机系统平面的分解过程中，其与压缩过程较为相似，但是二者之间的映射方式存在明显的差异。具体来说，在计算机系统体系结构的层次设计中，对系统平面的分解，主要以虚拟映射为代表的扩张性映射，而对系统进行压缩映射的过程中，其方式则为主要以压缩为主。所以，在计算机系统体系结构的层次设计中，为了实现优化设计的目的，可以将文中的方式应用在工作中，满足计算机系统运行的要求。

2.2 自下而上的方式

在计算机系统体系结构的层次设计中，除了上述的方式之外，还可以使用自下而上的设计的方式。在应用这一设计方式的过程中，就需要设计人员对计算机系统进行压缩处理，且遵循自下而上而基本原则，即以一个原平面为压缩的起点，逐渐向目标平面的方向压缩，并由此形成映射序列，而这一序列就是分解过程自下而上的体现。

例如：在原平面与目标平面之间，经过了m次的映射以后，在可以将其使用公式表达出来，其公式为：P'=гmгm-1гm-2…г1 P=г0P。通常情况下，计算机系统中的原平面在经过三次恰当的映射以后，就能够达到目标平面，实现对计算机系统体系结构层次设计的目的。具体而言，在計算机系统之中，原平面即是物力平面，经过压缩映射，能够映射在系统的模块之中，接下的第二次映射则能够达到系统的层，第三次映射则会达到对象系统，即目标平面。总的来说，在使用自下而上设计方式的过程中，需要对系统中的目标层面的抽象整体进行层次设计，并对其不断细化，最后实现对计算机系统优化设计的目的，发挥自下而上设计方式的价值。

综上所述，计算机系统体系结构的层次设计，具有显著的复杂性特征，需要设计人员加大研究力度。以此为基础，在计算机系统体系结构的层次设计中，践行了设计工作的基本原则，通过不同的设计方式对系统进行了设计，提高了计算机系统运行的稳定性，从而实现了层次设计的目的。所以，为了能够降低计算机系统体系结构层次设计的难度，可以将文中的方式应用在设计中。

参考文献

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