计组--计算机系统概述

超、凢脫俗 2024-04-23 20:09 5阅读 0赞

## 计算机系统概述 ##

思维导图：  
![在这里插入图片描述][d015c11ca626483cbcc5b1b72f0d081c.png]

### 计算机系统的组成 ###

#### 硬件系统 ####

*  指有形的物理设备

#### 软件系统 ####

*  指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档

### 计算机硬件 ###

#### 冯诺依曼机基本思想 ####

*  采用“存储程序”的工作方式
 *  硬件系统的5大部件
    
     *  运算器
     *  存储器
     *  控制器
     *  输入设备
     *  输出设备
 *  指令和数据以同等地位存储在存储器中
 *  指令和数据均用二进制代码表示

#### 冯诺依曼模型 ####

![在这里插入图片描述][8d49afc8fc7d47009d706bcf68596f12.png]

#### 计算机的功能部件 ####

*  输入设备
 *  输出设备
 *  存储器
    
     *  主存储器（内存储器）
        
         *  CPU能够直接访问
         *  工作方式：按存储单元的地址进行存取
         *  基本组成
            
             *  地址寄存器（MAR）
                
                 *  存放访存地址
                 *  用于寻址
                    
                     *  其位数对应着存储单元的个数
                 *  MAR的长度与PC的长度相等
             *  存储体
                
                 *  存放二进制信息
                 *  由许多存储单元组成
                    
                     *  每个存储单元包含若干存储元件
                        
                         *  每个存储单元存储1位二进制代码0或1
             *  数据寄存器（MDR）
                
                 *  用于暂存要从存储器中读或写的信息
                 *  位数和存储字长相等
             *  时序逻辑控制
                
                 *  用于产生存储器操作所需的各种时序信号
             *  注：MAR和MDR在现代计算机中是存在于CPU中的，高速缓存（Cache）也存在于CPU中
     *  辅助存储器（外存储器）
        
         *  帮助主存储器记忆更多的信息
 *  运算器
    
     *  计算机的执行部件
        
         *  算术运算
         *  逻辑运算
     *  核心：算术逻辑单元（ALU）
     *  包含若干通用寄存器
        
         *  累加器（ACC）
         *  乘商寄存器（MQ）
         *  操作数寄存器（X）
         *  变指寄存器（IX）
         *  基址寄存器（BR）
     *  程序状态字寄存器（PSW）
        
         *  用于存放ALU运算得到的一些标志信息或处理机的状态信息
            
            如结果是否溢出、有无产生进位或借位、结果是否为负等。
 *  控制器
    
     *  计算机的“指挥中心”
     *  组成
        
         *  程序计数器（PC）
            
             *  存放当前与执行指令的地址
         *  指令寄存器（IR）
            
             *  存放当前的指令，内容来自主存的MDR
         *  控制单元（CU）

### 计算机软件与语言 ###

#### 系统软件 ####

*  操作系统OS、数据库管理系统DBMS、语言处理程序等

#### 应用软件 ####

*  如各种科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与处理程序等

#### 三个级别的语言 ####

*  1.机器语言 2.汇编语言 3.高级语言
 *  翻译程序
    
     *  1.汇编程序（汇编器）
     *  2.解释程序（解释器）
     *  3.编译程序（编译器）

### 计算机系统的层次结构 ###

#### 第1级：微程序机器层 ####

#### 第2级：传统机器语言层 ####

#### 第3级：操作系统层 ####

#### 第4级：汇编语言层 ####

### 计算机系统的工作原理 ###

#### 指令执行过程的描述 ####

*  1.取指令：PC->MAR->M->MDR->IR
 *  2.分析指令：OP(IR)->CU
 *  3.执行指令：Ad(IR)->MAR->M->ACC

### 计算机系统的性能指标 ###

#### 1.字长 ####

*  字长是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数

#### 2.数据通路带宽 ####

*  指数据总线一次所能并行传送信息的位数

#### 3.主存容量 ####

*  指主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量，MAR的位数反应存储单元的个数。

#### 4.运算速度 ####

*  吞吐量和响应时间
    
     *  吞吐量
        
         *  指系统在单位时间内处理请求的数量
     *  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相应并会的所需要结果的等待时间
 *  主频和CPU时钟周期
 *  CPI，即执行一条指令所需的时钟周期数
 *  CPU执行时间，指运行一个程序所花费的时间
 *  MIPS，即每秒执行多少百万条指令
 *  MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、EFLOPS和ZFLOPS

#### 5.基准程序 ####

*  是专门用来进行性能评价的一组程序，能够很好的反应机器在运行实际负载时的性能。

[d015c11ca626483cbcc5b1b72f0d081c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/c46da87e92e04dce9fcbf419cbd667e5.png
[8d49afc8fc7d47009d706bcf68596f12.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/47f7931bdf21448483607dfd99c971d0.png