计算机系统

计算机系统

计算机

• 软件

  • 系统软件：用来管理整个计算机系统（操作系统，数据库管理系统DBMS，标准程序库）
  • 应用软件：按任务需要编制成的各种程序（微信，QQ）

• 硬件

  

冯诺依曼机

“存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

第一台采用冯诺依曼结构的计算机EDVAC

特点：

1.计算机由五大部件组成
2.指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
3.指令和数据用二进制表示
4.指令由操作码和地址码组成
5.存储程序
6.以运算器为中心.

现代计算机

以存储器为核心

主存储器

• 主存储器包括：存储体，MAR(存储地址寄存器)，MDR（存储数据存储器）

存储体：

• 存储单元:每个存储单元存放--串二进制代码
  存储字(word):存储单元中二进制代码的组合
  存储字长:存储单元中二进制代码的位数
  存储元:即存储二进制的电子元件，每个存储元可存1bit，

• MAR=4位 总共有2^4个存储单元
  MDR=16位 每个存储单元可存放16bit,
  1个字(word) = 16bit
  易混淆: 1个字节(Byte) = 8bit
  1B=1个字节，1b=1个bit

• 主存储器总容量的计算：

• 总容量=存储单元个数x存储字长bit. 1Byte= 8bit
  =存储单元个数x存储字长/8 Byte

• Eg: MAR为32位，MDR为8位
  总容量 2^32* 8bit = 4GB

运算器

用于实现算术运算、逻辑运算

• ACC: 累加器，用于存放操作数，或运算结果。
  MQ: 乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放操作数或运算结果。
  X: 通用的操作数寄存器，用于存放操作数
  ALU: 算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算
• 

控制器

• CU:控制单元，分析指令，给出控制信号
  R:指令寄存器，存放当前执行的指令
  PC:程序计数器，存放下一-条指令地址，有自动加1功能

完成一条指令分为三步：取指令（PC）、分析指令(IR)、执行指令(CU),前两个为取指，后一个为执行

• CPU主频:CPU内数字脉冲信号振荡的频率。

  CPU主频（时钟频率）=1/CPU时钟周期

  CPI ：执行一条指令所需时钟周期数

  

  IPS：每秒执行多少条指令=主频/平均CPI

数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数(各硬件部件通过数据总线传输数据)

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量。
它取决于信息能多快地输入内存，CPO能多快地取指令，数据能多快地从内存取出或存入，以及所得结果能多快地从内存送给一 台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。

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。
通常包括CPU时间(运行一个程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存储器访问、I/0操作、 操作系统开销等时间)

下面图片仔细理解，很重要，很重要！