计算机原理相关知识-概述

计算机原理概述

发展历程

  • 第一代:电子管时代(用延迟线,磁鼓存储信息)
  • 第二代:晶体管(磁芯存储器,开始使用高级语言,如Fortran)
  • 第三代:中小规模集成电路(半导体存储器,有了分时操作系统)
  • 第四代:超大规模集成电路(微处理器出现)

系统组成

  • 运算器:计算机的执行不见,用于对数据进行加工处理,ALU(核心)完成算术和逻辑运算
  • 控制器:计算机指挥中心,由其控制各部件自动协调地进行工作
  • 存储器:计算机的存储部件,用于存放程序和数据
  • 输入设备:将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机
  • 输出设备:将计算机处理的结果以某些形式输出

性能指标

  • 机器字长:计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数
  • 数据通路带宽:数据总线一次所能并行传递信息的位数
  • 主存容量:主存储器所能存储信息的最大容量
  • 运算速度:
    • 吞吐量:系统在单位时间内处理请求的数量,取决于主存的存储周期
    • 响应时间:从用户提交请求到系统首词产生响应并获得其所需结果的时间
    • 时钟周期:节拍脉冲或T周期,CPU中最小的时间单位
    • 主频:机器内部主时钟的频率,时钟周期的倒数
    • CPI:执行一条指令所需的时钟周期数
    • CPU执行时间:运行一个程序所化的时间,取决于1、主频 2、CPI 3、指令条数
    • MIPS:每秒执行多少百万条指令=主频/CPI
    • FLDPS:每秒执行多少次浮点数运算,分为MFLOPS和GFLOPS等;

Q: 机器字长,指令字长,存储字长的区别和联系?

机器字长:计算机能直接处理的二进制数据的位数,机器字长一般等于内部寄存器的大小,它决定了计算机的运算精度;
指令字长:一个指令字中包含的二进制代码的位数;
存储字长:一个存储单元存储的二进制代码的长度;
它们都必须是字节的整数倍。
指令字长一般取存储字长的整数倍,若指令字长等于存储字长的2倍,则需要2次访存来取出一条指令,因此取指令周期为机器周期的2倍;若指令字长等于存储字长,则取指周期等于机器周期。

我们一般说的64位操作系统是指:为64位架构的计算机而设计的操作系统,它一次可以处理64位的二进制数据。
注意:64位机器既可以使用64位操作系统,也可使用32位操作系统,但是32位机器只能使用32位操作系统,不能使用64位操作系统

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