【计算机组成原理】第一章 概论

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开心星人 发表于 2022/09/26 20:28:29 2022/09/26
【摘要】 @toc 🍫计算机分类和发展第一代计算机(1946—1957年):电子管第二代计算机(1958—1964年):晶体管第三代计算机(1965—1971年):中小规模集成电路第四代计算机(1972—1990):大规模、超大规模集成电路第五代计算机:1991-?:巨大规模集成电路现代计算机发展方向:巨型化:运算速度更快,存储容量更大,功能更强微型化:进入小型仪器设备、工业控制等领域网络化:计算机...

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🍫计算机分类和发展

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第一代计算机(1946—1957年):电子管
第二代计算机(1958—1964年):晶体管
第三代计算机(1965—1971年):中小规模集成电路
第四代计算机(1972—1990):大规模、超大规模集成电路
第五代计算机:1991-?:巨大规模集成电路

现代计算机发展方向:
巨型化:运算速度更快,存储容量更大,功能更强
微型化:进入小型仪器设备、工业控制等领域
网络化:计算机网络无处不在
智能化:可以模拟人的感觉行为和思维过程

🍫计算机的性能指标

  • 吞吐量
    表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量。
  • 处理机字长(机器字长)
    处理机运算器中一次能够完成二进制运算的位数,如32、64位;
    机器字长与系统数据总线宽度具有一定的相关性。
  • 总线宽度
    一般指运算器与存储器之间的数据总线宽度
  • 主存储器容量
    主存储器所能存储二进制数据的位数。或者说“主存储器中所有存储元的总数目。”,而非“存储单元”!通常用KB、MB、GB、TB来表示。其中K=210,M=220,G=230,T=240,B=8位(1个字节)
  • 主存储器带宽
    单位时间内从主存储器读出的二进制信息量,一般用字节数/秒表示。
  • CPI(Cycle Per Instruction)
    执行一条指令所需的平均时钟周期数;
    平均CPI=某程序总的CPU时钟周期数 / 该程序包含的指令条
  • MIPS(Million Instructions executed Per Second)
    每秒百万指令数,即单位时间内执行的指令数;
    MIPS = 指令数 / (程序执行时间*10^6)

1、假定计算机M1和M2具有相同的指令集体系结构(ISA),主频分别为1.5 GHz和1.2 GHz。在M1和M2上运行某基准程序P,平均CPI分别为2和1,则程序P在M1和M2上运行时间的比值是 1.6
平均CPI=某程序总的CPU时钟周期数 / 该程序包含的指令条,所以M1执行程序所需要的时钟周期/M2执行程序所需要的时钟周期=2:1,所以运行时间比为(2/1.5)/(1/1.2)=1.6

==这块的计算是本章重点,重点复习==

🍫计算机硬件

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将运算器、控制器和片内高速缓存,统称为CPU
将CPU、主存储器、输入/输出接口和系统总线统称为主机;其余的设备均为外设。

冯洛伊曼机以运算器为中心,现代微机结构以存储器为中心
以存储器为中心,减轻CPU的数据传送负担,提高系统的整体性能;

ALU(算术逻辑单元),处理所有的算术及逻辑运算。运算器一次可以处理的数据位数称为机器字长

存储元:用于保存一位0/1二进制数据的物理器件;
存储单元:能够保存一个字数据的器件,由若干个存储元构成;
单元地址:能区分每一个存储单元的编号,一般从0开始编号;
存储容量:一个存储器所能保存的二进制信息的总量。

两个与主存相关的寄存器
MAR(存储器地址寄存器):接收由CPU送来的地址信息;
MDR(存储器数据寄存器):作为外界与存储器之间的数据通路。

控制器:根据所要执行指令的功能,按顺序发出各种控制命令,协调计算机各个部件的工作。

控制器主要任务:
1、解释并执行指令;
2、控制指令的执行顺序;
3、负责指令执行过程中,操作数的寻址;
4、根据指令的执行,协调相关部件的工作(如运算类指令执行时对标志寄存器的影响设置)。

指令的形式
操作码:指出指令所进行的操作,如加、减、数据传送等;
地址码:指出进行以上操作的数据的由来以及结果存放的位置。

求解某一问题的程序放到存储器中为存储程序,控制器根据存储程序控制协调地完成计算任务叫程序控制

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