- 绪论
- 冯诺依曼计算机模型
- 北桥芯片:靠近CPU ,负责CPU内存和显示部件之间的联络和管理
- 南桥芯片:靠近PCI,负责主机与硬盘、键盘、USB设备等外设管理
- 电子计算机由:控制单元CU、运算单元ALU、存储器、输入单元和输出单元以及连接它们的总线(BUS)
- CU和ALU构成处理单元(处理器)
- CPU中央处理器:只有一个PU
- 有多个PU:并行计算机(高性能计算机)
- 微型计算机组成框图
- PU组成:ALU+CU+寄存器
- ALU由加法器、逻辑运算器、移位器、求补器组成
- CU由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、控制信号发生器CSG、相应的控制逻辑(控制器)组成
- CU依据指令译码器产生的一系列 操作命令/信号来指挥、协调PU乃 至计算机系统中各个部件的工作
- 寄存器:数据寄存器(加法运算结果累加器ACC)、地址寄存器(基址、变址寄存器)、标志寄存器
- 基于触发器结构的存储部件在存入数据时,需要(瞬时)脉冲的(打入)控制
- 计算机系统组成:没有软件的硬件机器称为裸机
- 计算机软硬件等价性原理:硬件和软件在逻辑功能上是等价的。软件的功能在原理上可以由硬件或固件实现。硬件的功能在原理上也可以由软件的模拟来实现。
- 指令集:软硬件功能划分的界面,是计算机体系结构核心
- 计算机性能评价
- 机器字长:ALU所输入操作数的二进制位数,也是处理器内部数据寄存器包含的二进制位数。一个字由8个二进制位组成
- 主存储器容量:主存储器的存储单元个数乘以存储单元宽度。
- 最大存储单元个数取决于处理器地址总线的线数(宽度)
- 1024=1k,1024k=1M,1024M=1G,1024G=1T
- 处理速度:MIPS(百万条指令每秒)、MFLOPS(百万次浮点操作次数每秒)、CPI(每条指令的平均时钟周期)
- 主频:主时钟的频率。主频的倒数为时钟周期。
- 执行一个程序所需处理器时间:该程序的指令条数xCPIx时钟周期
- 提高主频缩短执行时间,主频提高带来功耗增加、产生热量高
- 存储器的存取周期:存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间。半导体存储器通常在十几到上百纳秒之间,磁盘一般在10毫秒以上。
- 功耗
- 软件兼容性:
- 向上(下)兼容可以运行在更(高)低档机器
- 向前(后)兼容:可以运行在比它早(晚)投入市场同型号机器
- 系统软件配置:操作系统、数据库管理系统、文本编辑器、高级语言程序开发环境、互联网浏览器
- 吞吐率与响应时间:单位之间内完成的任务数与用户输入命令\数据后得到第一个结果的时间间隔
- 辅助存储器容量
- 计算机的产生与发展
- 电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机
- 电子管计算机:软件用机器语言、后期汇编语言,高级程序设计语言Fortran面世
- 晶体管计算机:逻辑元件晶体管,主存储器磁芯,辅助存储器磁带或磁盘
- 集成电路计算机:IC集成电路,半导体存储器
- 摩尔定律:计组翻一倍
- 大规模集成电路:微处理器、微型计算机
- 量子计算机
- 计算机系统分类:模拟式和数字式
- 微型计算机分类(按结构集成不同):单片机和单板机
- 工业现场控制计算机:工业控制计算机、单片机、可编程控制器(PLC)
- 冯诺依曼计算机模型
计算机组成原理-绪论
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