《计算机组成原理》第一章：计算机系统概论【知识点总结】

1.计算机系统简介

1.1 计算机的软硬件概念

计算机系统就是由软件和硬件组成的，其中连接的纽带就是操作系统OS。
硬件:

• 运算器ALU
• 控制器CU
• 存储器
• 输入设备
• 输出设备

软件:

• 系统软件
• 应用软件

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1.2 计算机系统的层次结构

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1.3 计算机组成原理和计算机体系结构

计算机体系结构:是指那些能够被程序所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。
计算机组成原理:是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序猿来说是透明的硬件细节。

举个栗子:
指令系统体现了机器的属性，体现了哪些属性呢？-> 属于计算机体系结构的问题
指令的实现，即取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等 -> 属于计算机组成的问题

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2.计算机的基本组成

2.1 冯·诺依曼计算机的特点

概念:
冯.诺伊曼在研究EDVAC机时提出了**“存储程序”**的概念，以此为概念的各类计算机通称为冯.诺伊曼机。
特点:

• 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成
• 指令和数据均用二进制表示
• 指令和数据以同等地位存储在存储器中，并可按地址寻访
• 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阿紫存储器中的位置。
• 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特点的条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序
• 机器运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

区别以运算器为中心的计算机还是存储器的方法
看输入设备能否直接与存储器相连，是的话就是以存储器为中心

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2.2 计算机的硬件框图

典型的冯.诺伊曼计算机是以运算器为中心的，但是现代计算机已经转换为以存储器为中心。

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2.3 计算机的工作步骤

1、上机前的各种准备:

• 建立数学模型
• 确定计算方法
• 编制解题程序(用对应的机器指令)

机器指令包含两部分:

• 操作码:6位，各种操作对应的01码
• 地址码:10位，操作数所在内存地址的01码
  
  2、计算机工作过程
  
  

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3.计算机硬件的主要技术指标

衡量一台计算机性能的优劣(下面开始教你如何买电脑)是根据多项技术指标综合确定的，其中包含硬件的各种性能指标，又包括软件的各种功能，这里主要讨论硬件的技术指标。

3.1 机器字长

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3.2 存储容量

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3.3 运算速度

普通法(早期使用):用完成一次加法或乘法所需的时间来衡量。
吉普森法:综合考虑每条指令的执行时间以及他们在全部操作中所占的百分比。

MIPS(百万条指令每秒—计量单位):以单位时间内指令的平均条数来衡量。 <- 现代机器普遍使用
CPI:执行一条指令所需要的时钟周期(机器主频)。
IPC:一个时钟周期可以执行的指令条数(机器主频的倒数)。
FLOPS:每秒执行的浮点运算次数。

概念解释：

存储单元：
可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位
存储元件：
存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
存储字：
一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位
存储字长：
一个存储单元所存二进制代码的位数
存储容量：
存储器中可存二进制代码的总量
机器字长：
指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关
指令字长：
一条指令的二进制代码位数

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