计算机系统概述

一、计算机

  • 概念

计算机,俗称电脑,可以进行数值运算,逻辑运算,具有存储记忆功能,能按照程序运行,自动高速处理海量数据的设备。

  • 功能

数据运算,数据存储,数据传送,控制

  • 特点

高效,通用,准确,智能

二、发展历程

按使用的元器件划分

第一代  真空管

特点:手动编程,十进制表示/运算,体积大

第二代   晶体管

特点:浮点运算,变址,多路存储器,中央交换结构

第三代   SSI/MSI

特点:流水线,微程序控制,虚拟存储器等

第四代   LSI/VLSI/ULSI

特点:共享存储器,分布式存储器及大规模并行处理系统

三、冯诺依曼机

  • “存储程序”思想:

将事先编好的程序和原始数据送入主存中,然后启动执行。计算机能在不需操作人员干预下,自动完成逐条取出指令和执行指令的任务。

  • 冯诺依曼结构的主要思想

1.计算机由五大基本部件组成

  运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备(前两者构成CPU)

2.采用“存储程序”的工作方式

3.计算机内部以二进制形式表示指令和数据

4.以运算器为中心,存储和运算分离

5.指令由操作码和地址码组成,指令和数据存放于存储器,可以按地址访问并顺序执行指令

四、兼容机和系列机

系列机:是指同一厂商生产的系统结构同、组成和实现不同的不同档次的机器;

兼容机:是指不同厂商生产的系统结构相同、组成和实现不同的不同档次的机器。

兼容机的特点

两个相似:

  • 相同或相似的指令集
  • 相同或相似的操作系统

四个更高:

  • 更高的速度
  • 更高的价格
  • 更大的内存容量
  • 更多的I/O端口数

五、计算机系统的组成

  • 硬件(计算机的实体)

CPU(核心):运算部件,寄存器,控制器

存储器:主存,外存,高速缓存

总线:能为多部件分时共享的信息传送线

接口:具有链接,转换,缓冲等功能

I/O设备:输入/输出设备

  • 软件(利用硬件执行的程序)

系统软件

应用软件

六、语言处理系统

翻译程序:编程语言程序之间的转化

  • 汇编程序

将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序文件

  • 编译程序

将高级语言源程序翻译为汇编程序或机器语言目标程序文件

  • 解释程序

将高级语言源程序翻译为机器指令并立即执行,不生成文件

七、计算机系统性能评价

时钟周期:震荡周期,计算机中最小最基本的                   时间单位

时钟频率:时钟周期的倒数

CPI:每个指令条数完成所需要的时钟周期

IPC:每个时钟周期可以完成的指令条数

MIPS:每秒可以执行多少百万次指令条数

MFLOS:每秒执行多少百万次的浮点运算

CPU执行时间=程序总时钟周期数×时钟周期

                    =程序总时钟周期数÷时钟频率

                   =程序总指令条数×CPI×时钟周期

MIPS=主频/(CPI·10的6次方)


 

 

 

 

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