【计算机组成原理】学习笔记—-第一章 计算机系统概述

目录

第1章 计算机系统概述

1.1 计算机的概念和类型

1.1.1 计算机的基本概念

1.1.2 计算机的主要特点

1.1.3 计算机的常见类型

1.2 计算机的诞生与发展

1.2.1 冯诺伊曼体系

1.2.2 计算机的发展历程

1.3 计算机系统的层次结构

1.3.1 计算机的结构模型

1.3.2 微机与小型机的硬件架构

1.3.3 超级计算机的硬件架构

1.3.4 多处理机系统的特点

1.3.5 软硬件层次与逻辑等价性

1.4 计算机的性能评价指标

1.4.1 基本字长与运算速度

1.4.2 带宽与存储器容量

第1章 计算机系统概述

1.1 计算机的概念和类型

1.1.1 计算机的基本概念

电子计算机的定义：是一种可以通过存储程序，并且通过执行程序指令，可以自动、高速、精确地对数字信息进行各种复杂处理，然后输出运算结果的高科技智能电子设备。

控制器从存储器中读取指令，受时钟信 控制监听其余逻辑部件的状态，当准备就绪时下达指令，进行：数据 –> 输入设备 –> 存储器 –> 运算器 –> 存储器 –> 输出设备 的处理流程

1.1.2 计算机的主要特点

• 在计算机中用数字代码（二进制代码）表示各种信息
• 在物理机制山用数字信 （电平信 、脉冲信 ）表示数字代码

1.1.3 计算机的常见类型

总体分类：

• 模拟计算机：处理模拟信 （连续）
• 数字计算机：处理数字信 （离散）

数字计算机分类：

• 专用计算机：针对特定任务定制（ATM机）
• 通用计算机：适应性高（个人计算机）

1.2 计算机的诞生与发展

1.2.1 冯诺伊曼体系

• 用二进制代码表示程序和数据
• 计算机采用存储程序的工作方式
• 划分计算机的硬件分部

1.2.2 计算机的发展历程

• 1946-1957 电子管器件：体积庞大，运算效率低，价格昂贵
• 1958-1964 晶体管器件：体积缩小
• 1965-1971中小规模集成电路：集成度提高，体积进一步缩小
• 1971- 大规模超大规模集成电路

1.3 计算机系统的层次结构

1.3.1 计算机的结构模型

CPU：主要由运算器（主要由ALU构成）和控制器（产生微命令控制序列）构成

存储器：存储数据和数字化的程序（二进制码）

• 存储单元
• 地址
• 存储容量
• 内、外存储器

输入输出设备：原始数据 –> 二进制码 –> 主机 –> 处理结果（二进制码） –> 用户所需数据

总线：为多个部件分时共享一组信息传递道路

• 数据总线
• 地址总线
• 控制总线

接口：将总线与各类外设连接

1.3.2 微机与小型机的硬件架构

微机：南北桥架构

小型机：多处理器架构

1.3.3 超级计算机的硬件架构

集群氏架构

1.3.4 多处理机系统的特点

多个（CPU+LM）组，通过系统总线构成多机系统，且有共享的全局主存储器。

1.3.5 软硬件层次与逻辑等价性

软件的特点：易于实现各种逻辑和运算功能，但受到速度和容量的制约

硬件的特点：告诉实现逻辑和运算功能，但难以实现复杂度高的 

1.4 计算机的性能评价指标

1.4.1 基本字长与运算速度

基本字长：指一次操作的基本位数，会影响计算的精度、指令的功能

外频：也叫系统时钟频率

CPU评价指标：

1. CPU主频：外频*倍频系数
2. IPS：每秒执行指令数
3. CPI：每条指令所需时间周期数量
4. FLOPS：每秒执行浮点运算数量

1.4.2 带宽与存储器容量

带宽：单位时间数据传输量（位宽*工作频率/8）

内存容量：可编制存储单元个数*存储单元的位宽

外存容量