浅谈计算机组成原理(一)

 2021-10-10 18:33  阅读(50)
文章分类:计算机组成原理 文章标签:计算机原理计算机组成原理
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总体介绍

计算机组成原理这门课程主要以单机系统为对象,介绍计算机系统的硬件组成,其核心是建立一个计算机系统的整机概念。学习完这门课程将会对计算机的硬件组织方式有一个清晰的了解,能够明白计算机各部分硬件的功能,以及各部分硬件怎样协调工作。

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总体框架

首先通过下面的思维导图了解计算机组成原理所包含的总体知识框架,本文接下来将依次分享各个小节的知识点。

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第一章:计算机体系概述

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第一节:计算机体系的诞生和发展

  1. · 诺依曼体系的主要思想:①计算机硬件系统由五大部件(存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备)组成;②计算机中采用二进制形式表示信息(数据、指令);③采用存储程序的工作方式,这也是冯 · 诺依曼体系最为核心的思想。
  2. 计算机的发展趋势正向“两极”分化。一级是微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展;另一极则是巨型化向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展。

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第二节:计算机系统的层次结构

  1. 计算机系统由硬件系统软件系统共同构成:

①硬件是指有形的物理设备,是计算机系统中实际物理装置的总称;

②软件则是指硬件上运行的程序和相关的数据及文档

  1. 计算机的功能部件:

①输入设备:将程序和数据以计算机所能识别和接受的信息形式输入到计算机。

②输出设备:将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的信息形式输出。

③存储器: 是计算机的存储部件,用来存放程序和数据。

④运算器:是计算机的执行部件,用来对数据进行加工处 理,完成算数运算和逻辑运算。

⑤控制器:是计算机的指挥中心,由其“指挥”各部件自动协调地进行工作。

  1. 计算机软件的分类:

①系统软件:是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件,通常作为系统资源提供给用户使用。

②应用软件:是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序。

  1. 三个级别的语言:

①机器语言:又称为二进制代码语言,需要编程人员记忆每一条指令的二进制编码,机器语言是计算机唯一可以直接识别和执行的语言。

②汇编语言:汇编语言用英文单词或其缩进代替二进制的指令代码,更容易为人们记忆和理解。

③高级语言:高级语言(如C、C++、Java等)更多地是为了方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序。

(**注意:**通常高级语言需要经过编译程序编译成汇编语言程序,然后经过汇编操作得到机器语言程序,或者直接由高级语言程序翻译成机器语言程序。)

  1. 计算机的工作过程分为以下几个步骤:

①把程序和数据装入到主存储器中。

②从程序的起始地址运行程序。

③用程序的首地址从存储器中取出第一条指令,经过译码、执行步骤等控制计算机各功能部件协同运行,完成这条指令功能,并计算下一条指令的地址。

④用新得到的指令地址继续读出第二条指令并执行,直到程序结束为止;每一条指令都是在取指、译码和执行的循环过程中完成的。

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第三节:计算机的性能指标

1. 机器字长:是指计算机进行一次整数运算(即定点整数运算)所能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数、加法器有关。

2. 数据通路带宽:是指数据总线一次所能并行传送信息的位数

3. 主存容量:主存储器所能存储信息的最大容量。

4. 吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量。

5. 响应时间:指从用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。

6. 主频(CPU时钟频率):机器内部主时钟的频率,它是衡量机器速度的重要参数。

7. CPU时钟周期:通常为节拍脉冲或T周期,即主频的倒数。

**8. CPI(**Clock cycle Per Instruction):即执行一条指令所需的时钟周期数。

9. CPU执行时间:指运行一个程序所花费的时间。

(CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频 )

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