计算机原理1

计算机原理
程序操作计算机

计算机软硬化层次结构：

计算机层次结构.png

硬件-->软件-->程序

系统软件 ：操作系统 编译器 汇编器

程序的执行过程：

2017-06-24 08-03-57屏幕截图.png

图片.png

案例：

#include
int main(){
    int c;
    c=18+40;
    printf("result is :%d\n",c);
    }

一条指令的执行过程可以简单的分为两个操作，取指阶段和执行阶段

操作系统：用户程序和硬件的接口
编译器：将高级语言翻译成汇编语言语句的程序
汇编器：汇编语言是一台计算机指令系统的符号化表示

指令系统是软/硬件的交界面

存储程序原理：将事先实际好，用于描述计算机解题过程的程序如同数据一样，采用二进制形式存储在机器中，计算机在工作时自动高速地从机器中逐条取出指令加以执行。核心思想 存储程序

图片.png

图片.png

计算机设计的主要思想：分层 抽象

处理器 (CPU - Central Processing Unit)
功能：执行程序(Execute programs)
组成：Control Unit + Data path
Control Unit(控制单元): 对指令进行译码，产生控制信号

处理器 (CPU - Central Processing Unit)
功能：执行程序(Execute programs)
组成：Control Unit + Data path
Control Unit(控制单元): 对指令进行译码，产生控制信号
Datapath (数据通路): 完成指令的执行
核心：ALU(Arithmetic Logic Unit)+Register(寄存器)

图片.png

计算机性能评价：不同的性能评价指标会导致不同的结论。
计算机性能评价指标：

图片.png

用户cpu时间
系统cpu时间

图片.png

图片.png

图片.png

图片.png

图片.png

计算机操作的最小单位时间是时钟周期
4GHz==0.25纳秒

图片.png

图片.png

图片.png

图片.png

图片.png

cpu的寄存器对c语言是透明的
实际应用程序的测试结果并不能全面代表计算机的性能
软件和硬件在逻辑功能上是等价的

在cpu中，指示下一条指令的地址寄存器是pc

冯诺依曼计算机根据指令周期的不同阶段区分从存储器中取出的是指令还是数据，在取指周期根据PC所指示的地址，取出的是指令；在执行周期根据指令中所指示的地址，取出的是数据。

cpu包括运算器 控制器 寄存器 不包括存储器

图片.png