计算机组成原理
计算机组成原理
文章目录
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- 计算机组成原理
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- 1. 什么是计算机
- 2. 计算机的发展
- 3. 微处理器的发展
- 4. 硬件的发展
- 5. 摩尔定律
- 6. 冯诺依曼
- 7. 现代计算机的结构
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- 1. 主存储器的基本组成
- 2. 运算器的基本组成
- 3. 控制器的基本组成
- 4. 计算机的工作过程
- 8. 计算机系统的层次结构
- 9. 存储的性能指标
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- 1.CPU性能指标
- 2. 系统整体的性能指标
1. 什么是计算机
计算机系统=硬件+软件
2. 计算机的发展
第一代计算机使用电子管 速度几千到几万 1946-1957
第二代计算机使用晶体管 速度几万到几十万 1958-1964
第三代计算机使用中小规模集成电路 速度几十万到几百万 1964-1972
第四代计算机使用大规模,超大规模集成电路 速度上千万-万亿 1972-现在
出现了 : FORTRAN 设计语言
3. 微处理器的发展
4. 硬件的发展
1947, 贝尔实验室,发明了"晶体管"
1955, 肖克利在硅谷创建,肖克利实验室股份有限公司
1957, 八叛徒创建 仙童半导体公司
1959, 仙童半导体公司发明 “集成电路”
1968, 摩尔等人离开仙童,创建了intel
1969, 仙童销售部负责人桑德斯离开仙童, 创建AMD
5. 摩尔定律
集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,整体性能也将提升一倍
6. 冯诺依曼
存储程序 : 将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器
特点 .
- 计算机由五大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
- 存储程序
- 以运算器为中心 必须经过运算器
7. 现代计算机的结构
1. 主存储器的基本组成
存储体 : 一系列存储元件构成的 存放二进制 0/1 (相当于货架)
存储单元 : 每个存储单元存放一串二进制代码
存储字 : 储存单元中二进制代码的组合
存储字长 : 储存带院中二进制代码的位数
存储元 : 即存储二级制的电子元件 ,每个存储元可以存1bit
MAR : 存储地址寄存器 (店员) 4位
MDR : 存储数据寄存器 (柜台) 16位
2. 运算器的基本组成
ACC : 累加器 ,用于存放操作数或运算结果
MQ : 乘商寄存器,在乘,除运算时,用于存放操作数或运算结果
X : 通用的操作数寄存器,用于存放操作数
ALU : 算数逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算数运算,逻辑运算
3. 控制器的基本组成
CU : 控制单元,分析指令,给出控制信号
IR : 指令寄存器, 存放当前执行的指令
PC : 程序计数器, 存放下一条指令地址,有自动加1功能4
4. 计算机的工作过程
8. 计算机系统的层次结构
虚拟机器M3(高级语言JAVA…)>虚拟机器M2(汇编语言机器) >传统机器M1(用机器语言的机器)>微程序机器M0(微指令系统)
9. 存储的性能指标
总容量 = 存储单元个数存储字长bit=存储单元个数存储字长/8Byte
Eg : MAR为32位 MDR为8位
总容量 = 2的32次方*8bit = 4GB
1.CPU性能指标
IPS : 主频/平均CPI
FLOPS : 没=每秒执行多少次浮点运算
2. 系统整体的性能指标
数据通路带宽 : 数据总线一次所能并行传送信息的位数
吞吐量 : 指系统在单位时间内处理请求的数量
响应时间 : 指从用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求做出响应并活得它所需要的结果的等待时间.
基准程序 : 测试计算处理速度的一种使用程序
描述频率,速度时 :
K=10^3
M=10^6
G=10^9
T=10^12