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大二---计算机组成原理(1)

时间:2021-02-28 00:09:11      阅读:18      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

计算机组成原理(1)

计算机系统是由硬件和软件组成的。

硬件是计算机系统的物理基础,决定了计算机系统的天花板

软件决定了计算机系统的利用程度。

软件可以划分为系统软件和应用软件。

系统软件:操作系统,数据库管理系统,标准程序库,网络软件。用来管理整个计算机系统

应用软件:按任务需要编制成的各种程序。比如微信、QQ、王者荣耀...

计算机的硬件的发展过程

①1946年ENIAC出现,第一台电子数字计算机出现,每秒5000次,冯诺依曼担任顾问。采用电子管做逻辑元件。【体积大、耗电量高、使用机器语言编程】

②1958年后进入晶体管时代,由1947年贝尔实验室肖克利发明晶体管,导致计算机体积减小,功耗降低,提高速度,每秒几十万次,并且出现高级编辑语言。【出现操作系统,体积,功耗降低】

③1964年进入中小规模集成电路时代,计算机主要用于科学计算等专业用途,高级语言迅速发展。

④1972年进入大规模和超大规模集成电路时代,开始出现微处理器时代。

软件的发展

软件的发展离不开编程语言的发展:

机器语言|汇编语言———>FORTRA---->PASCAL----->C----->C++----->JAVA

DOS---->WINDOW

目前的发展趋势

①:更微型,多用途(智能手表)

②:更巨型,超高速(神威,太湖之光)


计算机硬件的基本组成

冯诺依曼结构:ENIAC(手动接线控制计算),冯诺伊曼提出了存储程序的概念,把要执行的指令以二进制代码事先输入到主存储器中,然后按顺序执行。此后第一台采用冯诺依曼结构的机器(EDVAC)出现。

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在计算机系统中,软件和硬件在逻辑上是等效的。

冯诺依曼计算机的特点:

①:计算机由输入、输出设备、存储器、运算器、控制器五大部分组成

②:指令和数据以同等地位以二进制形式存储在存储器中,可以按照地址去寻访。

③:指令由操作码和地址码组成

④:具有存储程序

⑤:以运算器为中心


各个硬件的工作原理

主存储器的基本组成:主存储器由存储器和MAR(存储地址寄存器)以及MDR(存储数据寄存器)

存储单元:每个存储单元存放一串二进制代码

存储字:存储单元中二进制代码的集合

存储字长:存储单元中二进制代码的位数

存储元:每个存储元可以存储1bit,是存储二进制的电子元件。

MAR反应存储单元的个数,MDR位数=存储字长

MAR=4位,共有2^4个存储单元

MBR=16位,每个存储单元课以存放16bit,一个字=16bit1B=1字节=8bit

运算器:为了实现算数运算、逻辑运算。

ACC:累加器,用于存放操作数或运算结果

MQ:乘商寄存器

X:通用的操作数寄存器

ALU:算数逻辑单元,核心器件,实现算术运算和逻辑运算

控制器:-

CU:控制单元,分析指令,给出控制信号(执行指令)

IR:指令寄存器,存放当前的指令(分析指令)

PC:程序计数器,自动+1 (取指令)


计算机的层次结构

虚拟机器(高级语言机器)——->虚拟机器(汇编语言机器)——--->传统机器(机器语言机器)-------->微程序机器

编译程序:将高级语言编写的源程序全部语句全部一次翻译成机器语言

解释语句:将源程序的一句语句翻译成对应于机器语言的语句,并且立即执行。

存储器的性能指标

总容量=存储单元个数*存储字长(bit)

=存储单元个数*存储字长/8(Byte)

CPU主频:CPU数字脉冲信号振荡的频率=1/CPU时钟周期

CPI:执行一条指令所需的时钟周期数

执行一条指令的耗时=CPI*CPU时钟周期=CPI/主频

IPS:每秒钟执行多少条指令=主频/CPI

FLOPS:每秒钟执行多少次浮点运算

数据通路带宽:数据总线一次所能传送信息的位数

吞吐量:指系统在单位时间内处理的请求的数量

响应时间:发送请求到接受请求所需要的时间。



大二---计算机组成原理(1)

原文:https://www.cnblogs.com/Tianwenfeigong/p/14457185.html

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