第一章 計算機系統概論

2022-08-20 12:21:09 字數 2865 閱讀 1353

前言:1.軟體:

(1)系統軟體: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

(2)應用軟體:按任務需要編製成各種程式

ps:語言處理程式:將組合語言翻譯成機器語言的匯程式設計序,或將高階語言翻譯成機器語言的編譯語言

2.韌體:

(1)指那些儲存在能永久儲存資訊的器件(如rom)中的程式,是具有軟體功能的硬體。

(2)韌體的效能指標介於硬體與軟體之間,吸收了軟、硬體各自的優點,其執行速度快於軟體,靈活性優於硬體,是軟、硬體結合的產物。       

1.軟體:

(1)高階語言:用編譯程式翻譯成組合語言程式

(2)組合語言:用匯程式設計序翻譯成機器語言程式      

(3)作業系統:用機器語言解釋作業系統,介於軟體與硬體之間

2.硬體:

(1)機器語言:用微指令解釋機器指令,計算機只能執行機器指令

(2)微指令系統:用硬體直接執行微指令(在組合邏輯電路中控制開關)

3.控制器的實現方式:組合邏輯(採用此方法到機器語言就完事)或微程式

1.計算機體系結構:指令系統、資料型別、定址技術、i/o機理---有無乘法指令

2.計算機組成:具體指令的實現---如何實現乘法指令

(1)計算機有五大部件組成:輸入、輸出、儲存、運算、控制

(2)指令和資料以同等地位存於儲存器,可按位址定址

(3)指令和資料用二進位制表示

(4)指令由操作碼和位址碼組成

(5)儲存程式:指令資料先儲存,後結合cpu執行

(6)以運算器為中心

1.1 馮·諾依曼計算機硬體框圖

1.2 以儲存器為中心的硬體框圖

減少了運算器在運算的時候對輸入裝置的等待,以及運算器輸出的時間

1.3 現代計算機硬體框圖     

(1)主存:記憶體。

(2)輔存:外存,硬碟。

(3)記憶體與cpu的資料流動是雙向的,cpu與i/o裝置的資料流動也是雙向的;

(4)藍色箭頭代表:i/o對cpu有乙個反饋資訊

(1)acc : 累加器

(2)rtl級描述:暫存器轉換語言來進行描述

(3)指令長度:16bit

(4)操作碼必須有,位址碼可以為空。

(一)儲存器的基本組成

(1)機器字長:cpu中在同一時間內一次能夠處理的二進位制的位數,即:運算器中參加的暫存器的位數(能存幾個二進位制的數)

(2)指令字長:一條指令的二進位制**位數。有定長和不定長兩種。

(3)mar:儲存器位址暫存器,反映儲存單元的個數。(address)

(4)mdr:儲存器資料暫存器,反映儲存字長。(data)

(5)儲存容量:存放二進位制資訊的總位數。

例:設mar=4位,mdr=8位;

則儲存單元有2^4個,儲存字長為8。儲存容量大小為:2^4*8=128bit=16b

(二)運算器的基本組成及操作過程

mq:乘商暫存器

acc:只能放一位

(1)加法操作過程

(2)減法操作過程

(3)乘法操作過程

(4)除法操作過程

(三)控制器基本組成

(1)ir:指令暫存器

(2)pc:程式計數器

(四)主機完成一條指令的過程

例如:ax^2+bx+c

……注:(1)主頻g:1.2g=1.2*10^9,此處主頻g與10有關的,與匯流排頻率一樣,其單位是hz(赫茲)

(2)主頻:1秒鐘有多少脈衝訊號,也可以說是1秒鐘有多少時鐘週期數;

(3)時鐘週期:乙個脈衝有多長;

時鐘週期 = 1秒/1g=1*10^9=1ns(納秒)

(4)吉普森法:基本沒有考過,了解。

(5)此處的mips不是mips指令集

(6)根據平均cpi,mips=g(mhz) / cpi  ;(1mhz=10^6赫茲=百萬條指令)

(7)程式執行時間 = p(指令的條數)  * cpi / g

pa = 指令條數 * cpia  / ga =10s

pb= 指令條數 * cpib  / gb =6s                  ----------------->gb = 800mhz

cpib =1.2*cpia

ga=400mhz

注:單純的提高機器上的主頻,不一定提高執行速度。

第一章 計算機系統概論

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第一章 計算機系統概論 1 1 計算機系統簡介

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