计算机组成原理概论 (复习专用)

文章目录

前言
一、计算机组成原理概论
- 1.冯诺伊曼体系结构
- - 1.基本设计思想
  - 2.五大部件
  - - 1.存储器
  - 2.运算器
  - 3.控制器
  - 4.5.输入/输出设备
- 2.计算机语言
- 3.计算机的性能指标
- - 1.机器字长
  - 2.存储容量
  - 3.运算速度
  - 4.可靠性、可维护性、可用性
  - 5.功耗、能耗
- 后续看时间，可能会补充例题...
总结

前言

学无止境，笔勤不辍。又是一年高考，笔者首先在这里恭祝各位考生笔下生花，金榜题名…对于一个大学生来说，这也意味着期末将近…于是乎，笔者按照自己复习的进度，定期发送有关计组的知识点和例题，希望能给快开始复习的大家一些帮助…

一、计算机组成原理概论

计算机硬件是软件的基础，任何软件都是建立在硬件基础上，任何软件都离不开硬件的支持。硬件是计算机系统的物质基础，软件是硬件功能的补充和完善。

1.冯诺伊曼体系结构

1.基本设计思想

1.二进制表示数据和指令，指令由操作码和地址码组成
2.存储结构----存储程序，程序控制
3.指令是顺序执行
4。计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成(冯诺依曼设计思想中将运算器作为中心)
而现代计算机则演变为了以 存储器  为中心 的结构

2.五大部件

1.存储器

计算机存放指令和数据的部件。存储器由多个存储单元组成，每个单元能存放一个字或字节的信息。每个存储单元有一个编号—地址(是不同存储单元唯一的标志)

2.运算器

完成加减乘除及逻辑运算的部件。它的性能直接影响力计算机的运算速度和整机性能

3.控制器

计算机的控制指挥部件，计算机的控制中心，功能是对当前指令进行译码，分析要完成的操作，产生各部件需要的控制信号。

4.5.输入/输出设备

后面应该会着重复习

CPU = 运算器 + 控制器

2.计算机语言

1.机器语言：用机器指令编写的、最底层的计算机语言，能被计算机硬件直接识别、执行，是二进制代码，由操作码和地址码组成。
2.汇编语言：也是面向机器的语言，但需要被 汇编器 翻译后才能被计算机识别
3.高级语言：a.使用编译器：将用户所写的全部高级语言代码全部翻译成机器语言程序，再进行翻译...  全部翻译再执行b.使用解释器：将用户写写的高级语言代码中的一行代码翻译成机器语言程序，再执行这条语句，执行完这条语句，接着翻译下一条代码直到完成所有代码的翻译   ... 边翻译边执行

3.计算机的性能指标

1.机器字长

机器字长是指CPU一次能处理的数据位数，决定了寄存器、运算部件、数据总线的位数，和存储字长也有关。
字长越长，表示的数值范围越大，精度越高，计算的成本也越高
机器字长有8\16\32\64 bit 计算机可以处理全字、半字、双字、四字数据等

2.存储容量

主存(主存储器),CPU能通过地址线直接访问的存储器。
存储器容量是指，主存中能存放二进制信息量的大小
存储容量 = 存储单元个数*存储字长

3.运算速度

1.主频：CPU的时钟频率
2.CPI （平均指令周期数):每条指令执行完成平均所需要的时钟周期数来衡量计算机的执行速度，CPI越低越快，IPC:CPI的倒数，每个时钟周期执行的指令条数
3.CPU执行时间：
CPU执行时间 = 指令数*平均指令周期数 *时钟周期
=指令数 * 平均指令周期数/时钟频率
4.吉布森混合法
考虑每条指令的执行时间和全部操作中所占的比例
Tm = wi * ti 求和
Tm平均的指令执行时间 wi是指令i在程序中出现的比例，ti是指令i的执行时间
5 . MIPS 百万条指令每秒每秒平均执行的百万条指令数来衡量运算和处理速度
6.FLOPS 百万次浮点运算每秒，主要衡量每秒完成浮点数指令的条数还有 GFLOPS、MFLOPS等等
7.STREAM 测量持续存储器带宽和计算速度的测试程序，指标是存储器带宽
LMBENCH 测量操作系统开销和处理器、缓存、存储器、网络以及磁盘之间的数据传输能力
要综合地评价...