854计算机基础——《计算机组成原理》考点汇总（一）计算机系统概论
(一) 计算机系统概论
1. 计算机硬件的基本组成
计算机硬件主要指计算机的实体部分,通常有运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分.
CPU是指将运算器和控制器集成到一个电路芯片中.
2. 计算机软件的分类
计算机软件按照面向对象的不同可分两类:
系统软件:用于管理整个计算机系统,合理分配系统资源,确保计算机正常高效地运行,这类软件面向系统.(包括:标准程序库,语言处理程序,OS,服务程序,数据库管理系统,网络软件)
应用软件:是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序,这类软件通常实现用户的某类要求.
3. 冯•诺依曼计算机的特点
①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分组成
②指令和数据以同等的地位存放于存储器内,并可按地址寻访
③指令和数据均用二进制数表示
④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置
⑤指令在存储器内按顺序存放
⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成4. 计算机的工作过程
(1)计算机的工作过程就是执行指令的过程
指令由操作码和地址码组成:
| 操作码 |
地址码 |
操作码指明本指令完成的操作（如取数、存数、加减乘除、停机、打印等）
地址码表示操作数在存储器中的位置
(2)指令的存储 指令按照存储器的地址顺序连续的存放在存储器中.
(3)指令的读取 为了纪录程序的执行过程,需要一个记录读取指令地址的寄存器,称为指令地址寄存器,或者程序计数器.指令的读取就可以根据程序计数器所指出的指令地址来决定读取的指令,由于指令通常按照地址增加的顺序存放,故此,每次读取一条指令之后,程序计数器加一就为读取下一条指令做好准备.
(4)执行指令的过程 在控制器的控制下,完成以下三个阶段任务:
1)取指令阶段 按照程序计数器取出指令,程序计数器加一
2)指令译码阶段 分析操作码,决定操作内容,并准备操作数
3)指令执行阶段 执行操作码所指定内容
(5)图中各部件的功能
·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结果暂存在运算器内
·存储器用来存放数据和程序
·控制器用来控制,指挥程序和数据的输入,运行以及处理运行结果
·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的信息
·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式(6)各部件描述
1)主存储器
主存的工作方式就是按照存储单元的地址号来实现对存储字各位的存（写入）、取（读出）。这种存取方式称为按地址存取方式。
为了实现按地址访问的方式，主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR。MAR是存储器地址寄存器，用来存放欲访问的存储单元的地址。MDR是存储器数据寄存器，用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码。
2)运算器
运算器最少包括3个寄存器(现代计算机内部往往设有通用寄存器)和一个算术逻辑单元(ALU Arithmetic Logic Unit).其中ACC(Accumulator)为累加器,MQ(Multiplier-QuotientRegister)为乘商寄存器,X为操作数寄存器,这3个寄存器在完成不同运算时,所存放的操作数类别也各不相同.
3)控制器控制器是计算机的神经中枢，指挥各部件自动、协调地工作。
它首先命令存储器读出指令（取指阶段），接着对指令进行分析（分析阶段），最后根据操作数所在的地址以及指令的操作码完成某种操作（执行阶段）
控制器由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）以及控制单元（CU）组成。PC用来存放当前欲执行指令的地址，它与主存的MAR之间有一条直接通路，且具有自动加1的功能，即可自动形成下一条指令的地址。IR用来存放当前的指令，IR的内容来自主存的MDR。IR中的操作码送至CU，用来分析指令；地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR。CU用来分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象。
(7)例题
5. 计算机系统的主要技术指标
(1)计算机的主要硬件指标
(2)计算机的性能指标
1. 吞吐量,响应时间
(1) 吞吐量:单位时间内的数据输出数量.
(2) 响应时间:从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间.
2. CPU时钟周期,主频,CPI,CPU执行时间
(1) CPU时钟周期:机器主频的倒数,TC
(2)主频:CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc
(3)CPI:执行一条指令所需要的平均时钟周期
(4)CPU执行时间:
TCPU=In×CPI×TC
In执行程序中指令的总数
CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数
TC时钟周期时间的长度
3. MIPS,MFLOPS
1)MIPS:(Million Instructions Per Second)
Te:执行该程序的总时间=指令条数/(MIPS× )
In:执行该程序的总指令数
Rc:时钟周期Tc的到数
MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机.标量机执行一条指令,得到一个运行结果.而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果.
2) MFLOPS: (Million Floating Point Operations PerSecond)
MFLOPS=Ifn/(Te× )
Ifn:程序中浮点数的运算次数
MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能.一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的.
特点：
a.MFLOPS取决于机器和程序两方面,不能反映整体情况,只能反映浮点运算情况