1.计算机系统简介

冯诺依曼机特点

存储程序

五个部分

运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备

运算器为核心

指令数据混合存储

底层为二进制存储

指令分为操作码和地址码

缺点：抽象（abstract）层次不清晰，运算器限制大。

cpu还包括寄存器组（Register File）

数字电路设计3Y原则

Hierarchy（层次化）：分为各个模块

Modularity（模块化）：各个模块组合

Regularity（规则化）：规范，统一硬件替换

存储器组成

Memory Address Register 反映 Memory cell的个数

Memory Data Register反映 Memory word length

运算器结构

控制器结构

取数存入Accumulator：

取数全流程

程序通过输入设备送入计算机

\(PC\rightarrow MAR\) //取指令

\(MAR\rightarrow MemoryBank\)

\(MB\rightarrow MDR\)

\(MDR\rightarrow IR\)

\((PC+1)\rightarrow PC\)

\(OP(IR)\rightarrow CU\) //分析指令

\(AD(IR)\rightarrow MAR\) //执行指令

\(MAR\rightarrow MB\)

\(MB\rightarrow MDR\)

\(MDR\rightarrow ACC\)

打印结果

停机

计算机性能指标

1.机器字长 cpu一次能处理数据的位数（模型机情况下等于存储字长）

2.运算速度

• 主频
• 核数，核心支持线程数
• 吉普森法 \(T_i=f_i\cdot t_i\)
• CPI (Cycles Per Instruction)
• MIPS (Million Instructions Per Second)
• FLOPS(Floating Point Operations Per Second)

3.存储容量（存放二进制信息的总位数）

1.Main Memory

• memory cell \(\times\) word length 存储单元个数 \(\times\)存储字长

  10位二进制 8位二进制

  \(2^{10}\times8bit=8Kb=8KB\)

2.Secondary Memory

• \(20GB=20\times 2^{30}B\)