计算机组成原理笔记1--基础概念丶性能指标
目录
基础概念
微处理器发展:微型计算机的发展以微处理器技术为标志
操作系统位数:其所依赖的指令集位数
指令和数据流:
- 单指令流&单数据流(SISD):冯诺依曼体系结构
- 单指令流&多数据流(SIMD):阵列处理器,向量处理器
- 多指令流&单数据流(MISD):实际上不存在
- 多指令流&多数据流(MIMD):多处理器丶多计算机
计算机硬件的基本组成:
冯诺依曼计算机(以运算器为中心)
- 计算机硬件系统由运算器丶存储器丶控制器丶输入设备和输出设备5大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器内,并可按地址寻址
- 指令和数据均用二进制代码表示
- 指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置
- 指令在存储器内按顺序存放.通常,指令使顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序
- 早期的冯诺依曼机以运算器为中心,输入/输出设备通过运算器与存储器传送数据
现代计算机系统(以存储器为中心)
主机
包含CPU(运算器,控制器),主存储器
外设
包含I/O设备,辅助存储器
功能部件-运算器和控制器
运算器核心为:算术逻辑单元(ALU)
功能部件--存储器
计算机软件系统
-
系统软件:管理整个计算机系统,使系统资源得到合理调度
如:操作系统(OS),数据库管理系统(DBMS),语言处理系统
-
应用软件:完成用户的特定任务,使用系统软件提供的资源接口
如:QQ,Word等
计算机系统的层次结构
性能指标
容量
\[总容量=存储单位个数(行数)*存储字长(列数) bit=存储单位个数(行数)*存储字长(列数)/8 Byte
\]
因为n位地址----->2^n个存在单元
\[系统能支持的最大容量=2^n*存储字长(列数)
\]
速度
机器字长:计算机一次整数运算所能处理的二进制位数
CPU时钟周期:又称震荡周期
\[CPU时钟频率(主频)=1/CPU时钟周期
\]
CPI(Clock cycle Per Instruction):执行一条指令所需的时钟周期数
\[该指令耗时=CPI*CPU时钟周期
\]
CPU执行时间:指运行一个程序所花费的时间
\[CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=（指令条数\times CPI）/主频
\]
一些指标:
MIPS(Million Instruction Per Second):即每秒执行多少百万条指令
\[MIPS=指令条数/(执行时间*10^6)=主频/CPI
\]
MFLOPS(Mege Floating-point Operations Per Second):即每秒执行多少百万次浮点运算.
\[MFLOPS=浮点操作次数/(执行时间*10^6)
\]
GFLOPS(Giga Floating-point Operations Per Second):即每秒执行多少十亿次浮点运算.
\[GFLOPS=浮点操作次数/(执行时间*10^9)
\]
TFLOPS(Tera Floating-point Operations Per Second):即每秒执行多少万亿次浮点运算.
\[TFLOPS=浮点操作次数/(执行时间*10^{12})
\]
数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数
吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量
响应时间:指从用户计算器发送一个请求,到系统对该请求做出响应并获取它所需要的结果的等待时间.
