计算机组成原理—概述

*1.1 计算机发展历程

*1.1.1 计算机硬件的发展

*1.1.2 计算机软件的发展

1.2 计算机系统层次结构

1.2.1 计算机系统的组成

• 计算机系统=硬件+软件

1.2.2 计算机硬件

⚫️冯·诺依曼机基本思想

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：以存储器为中心

⚫️计算机的功能部件

• 存储器：主存储器+辅存储器
• 运算器：累加器ACC+乘商寄存器MQ+操作数寄存器X+变址寄存器IX+基址寄存器BR
• 控制器：程序计数器PC+指令寄存器IR+控制单元
• 输入设备
• 输出设备

1.2.3 计算机软件

1.2.4 计算机系统的层次结构

1.2.5 计算机系统的工作原理

⚫️指令执行过程

1. 取指令：(PC)—>MAR；M(MAR)—>MDR；(MDR)—>IR；
   取指令结束(PC)+1—>PC
2. 分析指令：OP(IR)—>CU
3. 执行指令：Ad(IR)—>MAR；M(MAR)—>MDR；(MDR)—>ACC

1.3 计算机的性能指标

1.3.1 计算机的主要性能指标

⚫️存储器的性能指标

• MAR位数：存储单元的个数
• MDR位数：存储字长=每个存储单元的大小
• 主存容量=存储单元个数x存储字长

⚫️CPU的性能指标

CPU=运算器+控制器

• CPU主频（时钟频率）=1/CPU时钟周期
• CPI：执行一条指令所需的时钟周期数
• CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=（指令条数x CPI）/主频
• IPS：每秒执行多少条指令=主频/平均CPI
• FLOPS：每秒执行所少次浮点运算；K、M、G、P为数量单位

存储容量：K是2¹⁰ M是2²⁰ D是2³⁰ T是2⁴⁰；数据处理速率：K是10³ M是10⁶ D是10⁹ T是2¹²

⚫️系统整体的性能指标

• 数据通路宽带、吞吐量、响应时间

1.3.2 几个专业术语