计算机系统概述

现代计算机特点：

1.数字化处理信息；

2.采用存储程序的工作方式。

 

现代计算机采用数字化存储信息，利用物理表示较为容易，例如：用电平高低表示0和1，或用脉冲有无表示0和1。

 

信息数字化的好处：

1。物理上易表示存储；

2抗干扰能力强，可靠性高；

3.表示范围大，精度高；

4.信息类型广泛；

5.用数字逻辑技术处理信息。

 

冯诺依曼体系思想：

1.用二进制代表程序和数据；

2.采用存储程序的工作方式；

3.将计算机体系分为：控制器，运算器，存储器，输入和输出设备。

 

计算机分为模拟计算机和数字计算机；

模拟计算机处理连续模拟信号，数字计算机可处理离散数值。

数字计算机根据用途分为专用计算机和通用计算机，通用计算机和通用计算机相比，牺牲了效率和速度。

 

计算机发展方向：

1.巨型化（大数据领域需要）

2.微型化（便捷使用）

3.多媒体化（用户体验）

4.网络化（共享资源）

5.智能化

 

计算机体系组织分为：

1.运算器（主要完成算数和逻辑运算）

ALU：算数逻辑单元，运算器的主要组成，以全加器为核心；

2.控制器：产生控制命令；

3.存储器：存储数据和数字化的程序（数据和程序都以二进制存储）

存储单元：存储一个n位二进制数的n个存储电路；

地址：存储单元的编号；

存储容量：存储单元总数，单位为：KB、MB、GB、TB、PB等

内存储器（半导体芯片）：即主存，用来存放直接为CPU提供服务的程序和数据的存储器

外存储器：辅助存储器，外存，多为磁盘，光盘

4.输入输出设备

输入时：原始信息——>二进制代码；

输出时：处理结果——>用户可感知的形式（声音、图像、文字）输出给用户

5.总线：为多个部件分时共享的一组信息传送通道

数据总线：传送数据信息；

地址总线：传送地址信息；

控制总线：传送控制信号

6.接口：为了将总线和各类外设连接，需在两者之间设置一些部件，具有缓冲、转换、连接的功能，这些部件就是接口。

 

计算机硬件的典型架构

1.微型计算机：南北桥架构

2.小型计算机：多处理器架构

3.超级计算机：集群式架构

 

多处理机系统结构特点：用多CPU构成；分为紧密偶合型和松散偶合型多机系统。

软硬件系统层次结构

软硬件逻辑等价性

软件：易于实现各种逻辑和运算能力，但是常受到速度指标和软件容量的限制；

硬件：可以高速实现逻辑和运算功能，但是难以实现复杂功能和计算，受到控制复杂性指标的限制。

 

计算机性能指标

字长：指一次数据操作的基本位数；字长越长，运算精度越高，指令越丰富

外频：外部频率或基频；系统时钟频率

CPU主频=外频x倍频系数；

IPS，每秒执行指令数；

CPI，表示每条计算机指令执行所需的时钟周期，clock-Cycles Per Instruction

FLOPS：每秒执行浮点运算的次数；

CPU功耗：动态功耗，静态功耗；

带宽：数据传输率，单位时间数据传输量，工作频率X位宽/8 (b/s)；

存储器容量：

内存：可编址的存储单元个数X存储单元位宽

外存：辅助存储器容量，与总线地址码位数无关