计算机组成原理知识点 计算机系统概述

计算机系统概述1.计算机硬件的基本组成“存储程序”的概念是指预先将指令以二进制代码的形式输入到计算机的主存中，然后按照其在内存中的地址执行程序的第一条指令，再按照程序

“存储程序”的概念是指预先将指令以二进制代码的形式输入到计算机的主存中，然后按照其在内存中的地址执行程序的第一条指令，再按照程序指定的顺序执行其他指令，直到程序执行结束。

早期冯·诺依曼计算机的特点

计算机由五大部件组成指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访指令和数据用二进制表示指令由操作码和地址码组成存储程序以运算器为中心

现代计算机是以内存为中心的结构。

存储器

内存是计算机的存储部件，用来存储程序和数据。内存分为主内存和辅助内存。CPU可以直接访问的内存是主存。

存储单元:每个存储单元存储一串二进制代码字:存储单元中二进制代码的组合存储字长:存储单元中二进制代码的位数:即存储二进制代码的电子元件，每个存储单元可以存储1bit。

地址寄存器(mar)，有效访问地址数据寄存器(MDR)，用于临时存储从存储器读写的信息。

MAR数表示存储单元的个数，例如:MAR=4位:有存储单元，MDR数=存储字长，例如:MDR=16位，1字=16位。

运算器

用于算术运算和逻辑运算，包括

ACC:累加器，用于存储操作数或运算结果。MQ:乘法商寄存器，用于存储乘法和除运算时的操作数或运算结果。x:通用操作数寄存器，用于存储操作数ALU:算术逻辑单元，通过复杂的内部电路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IR:指令寄存器，存储当前执行的指令PC:程序计数器，存储下一条指令的地址，具有自动加1的功能。

软件:保证计算机系统正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户，主要包括操作系统(OS)、数据库管理系统(DBMS)、语言处理程序、分布式软件系统、网络软件系统、标准库程序、服务程序等。

应用软件:用户为解决某一应用领域的各种问题而编制的程序。

数据库管理系统是系统软件，数据库系统是应用软件。

翻译程序:将高级编程语言源程序翻译成机器语言程序的软件，包括编译器和解释器。

编译器:把用高级语言编写的源程序的所有语句一次性翻译成机器语言程序，然后执行机器语言程序(只需要翻译一次)。

解释程序:将源程序中的一条语句翻译成与机器语言相对应的语句，并立即执行。然后翻译下一句话(每次都翻译)

汇编程序:将汇编语言源程序翻译成机器语言程序。

总容量=存储单元数×存储字长位=存储单元数×存储字长/8字节

例:mar为32位，MDR为8位，总容量为232 * 8bit = 4gb。

CPU主频:CPU中数字脉冲信号振荡的频率。CPI(每条指令的时钟周期):执行一条指令所需的时钟周期数

一个CPU的主频是1000赫兹，一个程序包含100条指令。平均起来，指令的CPI=3为3。这个程序在这台CPU上执行需要多长时间？

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IPS(每秒指令数):每秒执行多少指令(每秒浮点运算数):每秒执行多少浮点运算？

数据通道带宽:数据总线一次可以并行传输信息的位数(每个硬件组件通过数据总线传输数据)。

吞吐量:指单位时间内系统处理的请求数。它取决于信息输入内存的速度，CPU获取指令的速度，数据取出或存入内存的速度，以及结果从内存发送到外部设备的速度。这些步骤中的每一步都与主存储器相关，因此系统吞吐量主要取决于主存储器的访问周期。

响应时间:指从用户向计算机发出请求到系统响应请求并获得所需结果的等待时间。通常包括CPU时间(运行一个程序所需的时间)和等待时间(用于磁盘访问、内存访问、I/O操作、操作系统开销等的时间。).