計算機組成原理


1:計算機系統 = 硬件+軟件

  軟件=系統軟件(操作系統,DBMS等)+應用軟件(抖音,王者榮耀)

2:計算機的硬件由哪些組成?

  輸入設備,輸出設備,存儲器,運算器,控制器

cpu硬件由哪些組成?

  運算器,控制器。

3:cpu由晶體管組成。cpu=運算器+控制器

  集成電路就是將晶體管,電容等集合在電路板上。  

4:馮諾伊曼計算機結構與現代計算機結構的區別

    前者以運算器為核心,后者以存儲器為核心。

  馮諾伊曼計算機特點:

    1.計算機由五大部件組成

    2.指令和數據以同等地位存於存儲器,可按地址訪問

    3.指令和數據用二進制表示

    4.指定由操作碼和地址碼組成

    5.存儲程序

    6.以運算器為中心(現在一般以存儲器為中心)

5:內存與外存。

  內存=主存,外存=輔存

  主機=cpu(運算器+控制器)+主存

6:主存

  主存=存儲體(可以理解存放數據的具體容器)+MAR(存儲地址寄存器,可以理解為存放數據的編號)+MDR(存儲數據寄存器,可以理解為數據本身)

  MAR:memory address register;MAR=4位,總共有2^4個存儲單元

  MDR:memory data register;MDR=16位,每個存儲單元可以存放16bit

7:1B=8b

  100Mbps=100/8MBs(網絡傳輸以b為計量單位,迅雷下載器以B為計量單位)

8:運算器(三個寄存器,一個邏輯單元)

  功能:實現算數運算(加減乘除)和邏輯運算(或與非)

  組成:ACC:累加器寄存器,用於存放操作數,或運算結果

    MQ:乘除寄存器,在乘除暈算時,用於存放操作數或運算結果;

    X:通用的操作數寄存器,用於存放操作數;

    ALU(運算器的核心):算數邏輯單元,通過內部復雜的電路實現算數運算,邏輯運算。

9:控制器(兩個寄存器,一個控制單元)

  CU(核心):控制單元,分析指令,給出控制信號;(分析指令中的操作碼是否為讀寫等)

  IR:指令寄存器,存放當前執行的指令;

  PC:程序計數器,存放下一條指令地址,有自動加1功能。

  完成一條指令的步驟:1.取指令(pc);2,分析指令(ir);3.執行指令(cu)

10:計算機的工作過程

11:計算機性能指標

  1:存儲器的性能指標

    MAR的位數和MDR的存儲單元的大小

  2.cpu的性能指標

    cpu主頻

    CPI:執行一條指令所需的時鍾周期數。

    IPS:每秒執行多少次浮點運算

    FLOPS:每秒執行多少次浮點運算。

  3:系統整體的性能指標

    數據通路帶寬:數據總線一次所能並行傳遞信息的位數

    吞吐量:指系統在單位時間內處理請求的數量

    響應時間:指從用戶向計算機發送一個請求,到系統對該請求做出響應並獲得它所需要的結果的等待時間。

  4.描述存儲容量,文件大小時,K=2^10,M=2^20,G=2^30

   描述頻率,速率時,K=10^3,M=10^6,G=10^9

  5.進位計數制

    位權:由位置確定的權重。

12:機器字長與操作系統位數的區別

  機器字長:計算機一次整數運算所能處理的二進制位數;

  操作系統位數:依賴於指令集的位數,影響訪問存儲空間的大小。

13.補碼與移碼

  補碼:將減法轉變為加法運算;移碼用於比較大小;


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