408计算机组成原理学习：计算机的基础

408计算机组成原理学习：计算机的基础
计算机系统 = 硬件 + 软件
硬件：计算机的实体，如主机、外设等
软件：由具有各类特殊功能的程序组成
计算机性能的好坏取决于“软”、“硬”件功能的总和

软件：
系统软件：用来管理整个计算机系统
应用软件：按任务需要编制成的各种程序

第一代：电子管时代（电子管或真空管）
体积超大、耗电量超大

第二代：晶体管时代
体积、功耗降低
出现面向过程的程序设计语言：FORTRAN
有了操作系统雏形

第三代：中小规模集成电路时代
计算机主要用于科学计算等专业用途
高级语言迅速发展
开始有了分时操作系统

第四代：大规模、超大规模集成电路时代
开始出现“微处理器”、微型计算机
个人计算机（PC）萌芽
操作系统：Windows、MacOS、Linux…

机器字长：计算机一次整数运算所能处理的二进制位数

冯·诺依曼计算机的特点：
1.计算机由五大部件组成
2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
3. 指令和数据用二进制表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 存储程序
6. 以运算器为中心

现代计算机的结构

CPU = 运算器 + 控制器
现代计算机：以存储器为中心

MAR Memory Address Register（存储地址寄存器）
MDR Memory Data Register（存储数据寄存器）
MAR=4位 --> 总共有 2^4 个存储单元
MDR=16位 --> 每个存储单元可存放16bit，

存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码
存储字(word)：存储单元中二进制代码的组合
存储字长：存储单元中二进制代码的位数
存储元：即存储二进制的电子元件，每个存储元可存 1bit

运算器：用于实现算术运算（如：加减乘除）、逻辑运算（如：与或非）
ACC：累加器，用于存放操作数，或运算结果。
MQ：乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放操作数或运算结果。
X：通用的操作数寄存器，用于存放操作数
ALU：算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算

CU：控制单元，分析指令，给出控制信号
IR：指令寄存器，存放当前执行的指令
PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能

编译、汇编、解释程序，可统称“翻译程序”
机器语言：二进制代码
汇编语言：助记符
高级语言：C/C++、Java

编译程序：
将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序（只需翻译一次）
解释程序：
将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句，并立即执行。紧接着再翻译下一句（每次执行都要翻译）

存储器的性能指标
总容量 = 存储单元个数×存储字长 bit
= 存储单元个数×存储字长/8 Byte (1Byte = 8bit)

MAR位数反映存储单元的个数（最多支持多少个）
MDR位数 = 存储字长 = 每个存储单元的大小

Eg：MAR为32位，MDR为8位
总容量 = 2^32 * 8 bit = 4GB

CPU主频（时钟频率） = 1/CPU时钟周期
CPI（Clock cycle Per Instruction）：执行一条指令所需的时钟周期数
执行一条指令的耗时 = CPI × CPU时钟周期

CPU执行时间（整个程序的耗时）=CPU时钟周期数/主频=（指令条数*CPI）/主频
IPS（ Instructions Per Second ）：每秒执行多少条指令
IPS = 主频 / 平均CPI

数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数（各硬件部件通过数据总线传输数据）

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量。
它取决于信息能多快地输入内存，CPU能多快地取指令，数据能多快地从内存取出或存入，以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。

响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。
通常包括CPU时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间）。

基准程序是用来测量计算机处理速度的一种实用程序，以便于被测量的计算机性能可以与运行相同程序的其它计算机性能进行比较。

408计算机组成原理学习：计算机的基础相关推荐

计算机组成原理学习笔记（上）
计算机系统概论计算机发展历程原始计算工具中国人的智慧之光机械式计算机西方人的智慧机电式计算机电子计算机 1,最古老的计算工具:算筹 2,冈特计算尺 3,达芬奇机械式计算机 4,1642年 ...
408计算机组成原理有汇编吗,2021考研408计算机组成原理习题:计算机系统概述
10月是2021考研学子们备考的突破提升阶段,我们在复习专业课时,需要结合一定量的练习题来查漏补缺.接下来,小编为计算机考研考生们,带来了408统考计算机组成原理习题:计算机系统概述,供考生参考. 2 ...
评价微型计算机总线的性能指标,计算机组成原理学习笔记（3）：总线
文章目录课程笔记导览附录:英语解释第三章总线 3.1 总线的基本概念使用总线的原因: 总线的定义总线上信息的传送总线结构举例单总线结构面向CPU的双总线结构以存储器为中心的双总线结 ...
计算机组成原理学习笔记一
计算机组成原理学习笔记一计算机发展历程一.计算机硬件发展 (1)计算机的四代变化 (2)计算机元件更新换代二.计算机软件发展三.计算机的分类计算机系统层次结构一.计算机系统的组成二.计算 ...
计算机组成原理学习1
计算机组成原理学习题目 1.CPU执行这个程序时,获得的平均CPI = ______ 2.CPU执行这个程序时,其获得的IPS指标= _______ MIPS 3.CPU执行这个程序时,消耗的总时间 ...
计算机原理学习指导第3版,计算机组成原理学习指导与习题解析(第3版)(21世纪大学本科计算机...
摘要: 这本<计算机组成原理学习指导与习题解析(第3版)>由蒋本珊编著,是与"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材<计算机组成原理(第3版)>完全配套的学 ...
怎么学计算机组成原理,计算机组成原理学习（一）
前言本次计算机组成原理学习主要分为两块 1.计算机组成原理学习(一) 主要对计算计结构和微处理器(CPU)功能原理进行学习 2.计算机组成原理学习(二) 主要对CPU,操作系统,汇编.编程语言之间的 ...
计算机组成原理学习笔记第1章 1.3——实验一计算机性能测试
计算机组成原理学习笔记第1章 1.3--实验一计算机性能测试本篇笔记整理:Code_流苏(CSDN) 目录计算机组成原理学习笔记第1章 1.3--实验一计算机性能测试 0️⃣思维导图(自制) ...
微机原理和计算机组成原理一样吗_计算机组成原理：计算机的层次与编程语言...
计算机基础方面的知识,对于一些非科班出身的同学来讲,一直是他们心中的痛,而对于科班出身的同学,很多同学在工作之后,也意识到自身所学知识的不足与欠缺,想回头补补基础知识.关于计算机基础的课程很多,内容繁 ...

408计算机组成原理学习：计算机的基础

408计算机组成原理学习：计算机的基础相关推荐

最新文章

热门文章