计算机组成原理课堂笔记——第一章计算机系统概论

一、计算机发展历程(了解)

<font color=#999AAA >1.世界上第一台电子计算机ENIAC(1946)
硬件技术的发展:电子管->晶体管->中小规模集成电路->大规模集成电路->超大规模集成电路
2.第一台冯诺依曼系统结构的计算机
3.IBM System/360
4.微型计算机的出现和发展

二、计算机系统层次结构

1.计算机系统层次结构

计算机系统层次结构——虚拟机
(一)、计算机的软硬件概念
1).计算机系统

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各种语言
机器语言 面向机器(二进制、机器能直接执行,速度快)
汇编语言 面向机器(符号化机器语言,经汇编后执行)
高级语言 面向问题(类自然语言,经编译连接后执行)
(二)计算机系统的层次结构
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计算机体系结构:程序员所见到的计算机系统的属性,概念性的结构和功能特性
(指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理)
计算机组成:实现计算机体系结构所体现的属性
(具体指令的实现)

2.计算机硬件基本组成

****冯•诺依曼计算机的特点(重点)****
(1)运算器、控制器、存储器、输入和输出设备
(2)采用存储程序的方式
(3)数据以二进制码表示
(4)指令由操作码和地址码组成
(5)指令在存储器中按执行顺序存放,由PC指明要执行指令的单元地址,一般按顺序递增(PC是一个地址,地址里存放着指令)
(6)机器以运算器为中心
冯•诺依曼计算机硬件框图

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以存储器为中心的计算机硬件框图
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现代计算机硬件框图(牢记英文)
在这里插入图片描述

计算机工作的全过程
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3.计算机软件和硬件的关系(会出选择题)

4.计算机系统的工作过程(重点掌握内容)

三、计算机性能指标

预备知识

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吞吐量、响应时间;
-CPU 时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;(主要掌握)
-MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS。
主频:单位时间内CPU执行周期数

  • 机器字长 是指参与运算的数的基本位数,它是由加法器、寄存器的位数决定的。
  • 数据总线一次所能并行传送信息的位数,称为数据道路宽度。
  • 一个主存储器所能存储的全部信息量称为主存容量。
    -以字节数来表示存储容量,也可以用字数乘以字长来表示存储容量
  • CPU的主频又称为时钟频率,表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度。(主频:单位时间内的时钟周期数。)
  • 主频倒数就是CPU时钟周期,CPU中最小的时间元素。每个动作至少需要一个时钟周期。
  • CPI是指每条指令执行所用的时钟周期数。
  • IPC每个时钟周期执行的指令数
  • CPU=1/IPC
    计算机的解题过程
    1)存储器的基本组成
    存储体——存储单元——存储元件(类比:大楼——房间——床位)
    存储单元:存放一串二进制代码
    存储字: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()每个存储单元赋予一个地址号1!
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如何计算CPI(重点)

  • 对于某一条特定的指令而言,其CPI是一个确定的1值。
  • 对于某一个程序或一台机器而言,其CPI是一个平均值,表示该程序或该机器指令集中每条指令执行时平均需要多少时钟周期。

例题

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重要
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