计算机组成原理复习笔记《一》

因为计算机组成原理具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点，所以为了不遗漏知识点我选择课本知识点总结+对应习题的方式来复习。
第一章
第一章 计算机系统概论
一、计算机的分类
1.总体上分为两类：一类是电子模拟计算机，其特点是：数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
另一类是电子数字计算机，其特点是：按位运算，并且不连续地跳动计算。
2.通用计算机可分六类：多核机、单片机、PC机、服务器、大型机、超级计算机。（按体积、功耗、性能、数据存储量、指令系统、价格，由低到高排列）
扩展：（这部分可以直接跳过）
单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。

服务器是计算机的一种，它比普通计算机运行更快、负载更高、价格更贵。服务器在网络中为其它客户机（如PC机、智能手机、ATM等终端甚至是火车系统等大型设备）提供计算或者应用服务。服务器具有高速的CPU运算能力、长时间的可靠运行、强大的I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性。根据服务器所提供的服务，一般来说服务器都具备承担响应服务请求、承担服务、保障服务的能力。服务器作为电子设备，其内部的结构十分的复杂，但与普通的计算机内部结构相差不大，如：cpu、硬盘、内存，系统、系统总线等。
二、计算机的发展简史
1.(1946~1957)电子管计算机——>（1958-1964）晶体计算机——>（1965-1971）中小规模集成电路计算机——>（1972-1990）大规模和超大规模集成电路计算机——>（1991到现在）巨大规模集成电路计算机。
与之对应的应用：数据处理机——>工业控制机——>小型计算机——>微计算机>——>单片机。
前四代的发展几乎是十年一代，但是到了第五代后计算机的发展本质没有发生太大变化，第四代与第五代也只是在芯片集成上增大规模而已，没有本质的变化。
2.半导体存储器的发展。从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片 1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、和现在的1GB。其中(1K=2^10 )（ 1MB=2^20 ） 1G=2^30。
3.微处理器的发展。1971年Intel公司开发出Intel4004。这是第一个将CPU所有元件都放入同一块芯片内的产品，于是，微处理器诞生了。（1972）8008，（1974）8080第一个通用处理器，（1985）32为微处理器80386。
三、计算机的性能指标
1.处理机字长。指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。
2.总线宽度。指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
3.主频/时钟周期。CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位是MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。主频的倒数称为时钟周期（T），T=1/f，单位是us,ns。
4.吞吐量。 指一台计算机在一段时间间隔内能够处理的信息量。
5.响应时间
6.利用率
7.存储器容量
8.CPU执行时间。CPU执行时间=CPU时钟周期数 X CPU时钟周期。
9.CPI=（执行指令周期数）/（指令条数）指每条指令周期数，即执行一条指令所用的平均时钟周期数。
10.MIPS。表示平均每秒执行多少百万条定点指令条数。MIPS=指令数/(程序执行时间X 10^6)。
11.FLOPS。表示是每秒执行浮点操作的次数，用来衡量机器浮点操作的性能。FlOPS=指令数/程序执行时间。
补充：
1.计算机的硬件是由有形的电子器件的构成的。如冯诺依曼计算结构五大部件：运算器、存储器、控制器、
输入设备和输出设备。
2.计算机的软件是计算机系统结构的重要组成部分，一般分为两大类：系统程序和应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途，它包括各种服务性程序，语言类程序，操作系统，数据库管理系统。应用程序是针对某一应用领域而开发的软件。
3.总的来说，计算机的性能指标主要是CPU性能指标、存储器性能指标和I/O吞吐率。
四、习题
1、电子计算机从总体上来说分为两大类，一类是（），另一类为电子数字计算机。
A.计算尺 B.手摇计算机 C. 电子模拟计算机 D.电子移动终端
2、计算机性能指标中，（）指的是处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数(当前处理机的该项指标有8位、16位、32位、64位)。
A.地址线宽度 B. 处理机字长 C. 数据线宽度 D.总线带宽
3、计算机性能指标中，CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率(f)叫__________。度量单位是MHz(兆赫兹)、GHz(吉赫兹)。
4、计算机发展被划分为五个时代，分别为电子管计算机、晶体管计算机、中小规模集成电路计算机、_____________________、巨大规模集成电路计算机。
5、计算机性能指标中，__________一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
6、CPU的性能指标有哪些？
7、比较数字计算机和模拟计算机的特点。
答案在前面都能找到。