計算機組織與結構第一章

2021-10-04 12:16:55 字數 1990 閱讀 4806

馮·諾依曼計算機

計算機之父:馮·諾依曼,提出「離散變數自動電子計算機方案」

馮·諾依曼計算機的工作原理:儲存程式和程式控制

儲存程式:將程式存放在計算機的儲存器中;

**主機:**cpu (運算器 + 控制器)、記憶體

**外設:**輸入裝置、輸出裝置、外儲存器

主要組成部分:運算器、儲存器、控制器、輸入/輸出裝置

運算器:算術運算、邏輯運算,基本結構:alu、暫存器、連線通路

儲存器:讀/寫

容量位址線數量

1k10

1m20

1g30

介面卡:連線主機和外圍裝置

計算機組成(硬體+軟體):有些功能既可以用軟體實現,也可以用硬體實現,看功能

計算機的層次結構:應用程式->高階語言->組合語言->作業系統->指令集架構層->硬體邏輯層

軟/硬體的分界線即軟、硬體的介面,是指令操作硬體的 入口;

計算機系統效能評價

一、非時間指標

1.機器字長: 指機器一次能處理的二進位制位數,64位和32位

2.匯流排寬度:資料匯流排一次能並行傳送的最大資訊的位數

3.主存容量與儲存頻寬

**主存容量:**是指一台計算機主存所包含的儲存單元總數。

儲存頻寬:指單位時間內與主存交換的二進位制資訊量, 常用單位b/s(位元組/秒)。(影響儲存頻寬的指標包括數 據位寬和資料傳輸速率)。

二、時間指標

**1.**主頻(f)

指cpu核心工作的時鐘頻率,即cpu內數字脈衝訊號振盪的速率,與 cpu實際的運算能力之間不是唯一的、直接關係;

時間週期(t)

也稱節拍週期,是計算機中最基本的、最小的時間單位。在乙個時 鐘週期內,cpu僅完成乙個最基本的動作;

f與 t的關係

互為倒數, f 越高,t就越小 (f =100mhz時t=10ns, f =1ghz時 t=1ns)。

外頻

指cpu(記憶體)與主機板之間 同步的時鐘頻率(系統總 線的工作頻率);

倍頻

cpu主頻與外頻之間的倍數;

主頻 = 外頻 × 倍頻

如:pentium 4 2.4g cpu主頻

2400m = 133m (外頻) × 18 (倍頻)

執行一條指令(平均)需要的時鐘週期數(即t週期的個數)

2.cpi = 程式中所有指令的時鐘週期數之和 / 程式指令總數 = (程式中各類指令的cpi ×程式中該類指令的比例)的和

實際上頻率和ipc在真正影響cpu效能。

準確的cpu效能判斷標準應該是:cpu效能

=ipc(cpu每一時鐘週期內所執行的 指令多少)×頻率(mhz時鐘速度)–由英特爾提出並被業界廣泛認可。

3.mips:每秒鐘cpu能執行的指令總條數 (單位:百萬條/秒)

mips = 指令條數除以(執行時間乘以 10的6次方)= 指令條數除以((所有指令cpu時鐘週期數之和 /f )乘以 10的6次方)=f除以(cpi 乘以 10的6次方)

4.cpu時間

執行一段程式所需的時間 ( cpu時間+ i/o時間 + 儲存訪問時間+ 各類排隊時延等)

cpu時間 = 程式中所有指令的時鐘週期數之和 乘以t =程式中所有指令的時鐘週期數之和 / f (回顧組合語言課程中延時子程式的設計原理)

計算機效能測試

魯大師

第一章 計算機基礎

第二節 位元和位元組 第三節 作業系統簡介 第四節 計算機語言 第五節 進製轉換 廣義上的計算機,包含個人電腦 移動裝置 伺服器 嵌入式裝置 自動化工業裝置等 但無論其形態如何,計算機的功能概括地講,就是接收使用者的輸入 即使用者意圖 資料經由通過處理裝置 運算 做功等 的處理,最後得到使用者想要的...

第一章 計算機基礎

計算機基本的硬體 cpu 記憶體 主機板 硬碟 網絡卡 顯示卡等組成,如果只有硬體,硬體之間是無法進行交流和通訊 作業系統用於協同控制硬體之間進行工作,常見的作業系統有哪些 程式語言的開發者寫的乙個工具,可以讀取 將使用者寫的 轉換成010101交給作業系統取執行 1.3.1解釋型和編譯型語言 解釋...

計算機組成原理 第一章概論2

一 計算機的軟硬體概念 計算機系統 硬體 計算機的實體 軟體 由具有各類特殊功能的資訊 程式 組成 軟體 系統軟體 早期沒有 用來管理整個計算機系統 語言處理程式 作業系統 服務性程式 資料庫管理系統 網路軟體 應用軟體 按任務需要編製成各種程式二 計算機系統的層次結構 系統複雜性的管理方法1 抽象...