作者:whisper
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(一)计算机发展历程
(二)计算机系统层次结构
1、计算机系统的基本组成
2、计算机硬件的基本组成
3、计算机软件与硬件的关系
4、计算机系统的工作过程
(三)计算机性能指标
-吞吐量、响应时间
-CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间
-MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS
1946年 美国 ENIAC
硬件技术对计算机更新换代的影响(注:有的地方分为五代)
微处理器芯片 1971年
存储器芯片 1970年
Intel公司的典型微处理器产品
1、计算机系统
PC主板
各种语言
机器语言 面向机器(二进制,机器能直接执行,速度快)
汇编语言 面向机器(符号化机器语言,经汇编后执行)
高级语言 面向问题(类自然语言,经编译链接后执行)
2、系统软件
语言处理程序 汇编程序 编译程序 解释程序
操作系统 DOS UNIX Windows
服务性程序 装配 调试 诊断 排错
数据库管理系统 数据库和数据库管理软件
网络软件
冯·诺依曼计算机的特点
(1)运算器、控制器、存储器、输入和输出设备
(2)采用存储程序的方式
(3)数据以二进制码表示
(4)指令由操作码和地址码组成
(5)指令在存储器中按执行顺序存放,由PC指明要执行的指令的单元地址,一般按顺序递增
(6)计算机以运算器为中心
冯·诺依曼计算机硬件框图
以存储器为中心的计算机硬件框图
现代计算机硬件框图
运算器
存储器
2¹⁰B = 1K
2¹⁰K = 1M
2¹⁰M = 1G
2¹⁰G = 1T
-MAR 存地址
-MDR 存数据
存储容量(存放二进制信息的总位数)
控制器
基本任务:按照一定的顺序一条接着一条取指令、指令译码、执行指令。
取指周期和执行周期?指令字,还是数据字
-取指周期中从内存读出的信息流是指令流,流向控制器
-执行周期中从内存读出的信息流是数据流,流向运算器
计算机工作的全过程
......
例子
-以字节数来表示存储容量,也可以用字数乘以字长来表示存储容量
-包括CPU时间(运行一个程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间)的总和
如何计算CPI?
对于某一条特定的指令而言,其CPI是一个确定的值
对于某一个程序或一台机器而言,其CPI是一个平均值,表示该程序或该机器指令集中每条指令执行时平均需要多少时钟周期
假定CPIᵢ和Cᵢ分别是第i类指令的CPI和指令条数,则程序的总时钟数为:
总时钟数=∑[i=1, n]CPIᵢ x Cᵢ CPU时间=时钟周期 x ∑[i=1, n]CPIᵢ x Cᵢ
假定CPIᵢ和Fᵢ是各指令CPI和在程序中的出现频率,则程序综合CPI为
CPI = ∑[i=1, n]CPIᵢ x Fᵢ where Fᵢ = Cᵢ / ∑[i=1, n]Cᵢ
-提高CPU的时钟频率
-优化数据通路结构,解决速度瓶颈可以提高计算机系统的吞吐量,从而加快计算机的执行速度
-对程序进行编译优化,可以提高程序的执行效率,缩短程序的执行时间
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