计算机组成原理个人总结（1）

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-02-16 04:28 6阅读 0赞

### 计算机系统概述 ###

*  计算机系统概述
 *   *  计算机的分类
     *   *  数字计算机：
     *  计算机的性能指标
     *  计算机的硬件
     *   *  手工模仿计算机工作
         *  冯·诺依曼型计算机
         *  计算机的组成结构
         *   *  运算器
             *  存储器
             *  控制器
         *  计算机系统的层次结构

# 计算机系统概述 #

## 计算机的分类 ##

电子模拟计算机和电子数字计算机

### 数字计算机： ###

数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类：  
**专用计算机**：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适应性很差。  
**通用计算机**：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。  
通用计算机分类 ：超级计算机、大型机、服务器、PC机、单片机和多核机六类。  
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## 计算机的性能指标 ##

**吞吐量** ：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量。  
**吞吐时间**：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。  
**利用率**：在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。  
**处理机字长**：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数，如32位、64位。  
**总线宽度**：一般指CPU中运算器运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。  
**存储器容量**：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB,MB,GB,TB来表示。  
**存储器宽度**：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。  
**主频/时钟周期**：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位是MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。  
主频的倒数称为CPU时钟周期(T), T=1/f,度量单位是us、ns。  
**CPU执行时间** 表示CPU执行-般程序所占用的CPU时间，可用下式计算:  
CPU执行时间=CPU时钟周期数XCPU时钟周期  
**CPI** 表示每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。用下式计算:  
CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数:程序包含的指令条数  
**MIPS** (Million Instructions Per Second)的缩写，表示平均每秒执行多少百万条定点  
指令数，用下式计算:  
MIPS=指令数+ (程序执行时间X10%)  
**FLOPS** (Floating point Operations Per Second)的缩写，表示每秒执行浮点操作的次  
数，用来衡量机器浮点操作的性能。用下式计算:  
FLOPS=程序中的浮点操作次数:程序执行时间(s);

## 计算机的硬件 ##

### 手工模仿计算机工作 ###

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### 冯·诺依曼型计算机 ###

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### 计算机的组成结构 ###

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#### 运算器 ####

*  算术运算和逻辑运算
 *  在计算机中参与运算的数是二进制的
 *  运算器的长度一般是8、16、32或64位

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#### 存储器 ####

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*  存储数据和程序（指令）
 *  容量（存储单元、存储单元地址、容量单位）
 *  分类内存（ROM、RAM）、外存

#### 控制器 ####

**指令和程序**:指令的形式（操作和地址码、存储程序的概念、指令中程序和数据的存放、指令系统）  
指令和数据存储  
控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期

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### 计算机系统的层次结构 ###

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*  第一级是微程序设计级。这是一个实在的硬件级，它由机器硬件直接执行微指令。
 *  第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由微程序解释机器指令系统。这一级也是硬件级。
 *  第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现。这些操作系统由机器指令和广义指令组成，广义指令是操作系统定义和解释的软件指令，所以这一级也称为混合级。
 *  第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性。
 *  第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。这一级由各种高级语言编译程序支持和执行。

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