計算機系統


計算機系統

計算機

  • 軟件

    • 系統軟件:用來管理整個計算機系統(操作系統,數據庫管理系統DBMS,標准程序庫)
    • 應用軟件:按任務需要編制成的各種程序(微信,QQ)
  • 硬件

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馮諾依曼機

“存儲程序”的概念是指將指令以二進制代碼的形式事先輸入計算機的主存儲器,然后按其在存儲器中的首地址執行程序的第一條指令,以后就按該程序的規定順序執行其他指令,直至程序執行結束。

第一台采用馮諾依曼結構的計算機EDVAC

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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,可按地址尋訪
3.指令和數據用二進制表示
4.指令由操作碼和地址碼組成
5.存儲程序
6.以運算器為中心.

現代計算機

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以存儲器為核心

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主存儲器

  • 主存儲器包括:存儲體,MAR(存儲地址寄存器),MDR(存儲數據存儲器)

存儲體:

  • 存儲單元:每個存儲單元存放--串二進制代碼
    存儲字(word):存儲單元中二進制代碼的組合
    存儲字長:存儲單元中二進制代碼的位數
    存儲元:即存儲二進制的電子元件,每個存儲元可存1bit,

  • MAR=4位 總共有2^4個存儲單元
    MDR=16位 每個存儲單元可存放16bit,
    1個字(word) = 16bit
    易混淆: 1個字節(Byte) = 8bit
    1B=1個字節,1b=1個bit

  • 主存儲器總容量的計算:

  • 總容量=存儲單元個數x存儲字長bit. 1Byte= 8bit
    =存儲單元個數x存儲字長/8 Byte

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

運算器

用於實現算術運算、邏輯運算

  • ACC: 累加器,用於存放操作數,或運算結果。
    MQ: 乘商寄存器,在乘、除運算時,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: 算術邏輯單元,通過內部復雜的電路實現算數運算、邏輯運算
  • image-20211216174407805image-20211216174450312

控制器

  • CU:控制單元,分析指令,給出控制信號
    R: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
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完成一條指令分為三步:取指令(PC)、分析指令(IR)、執行指令(CU),前兩個為取指,后一個為執行

  • CPU主頻:CPU內數字脈沖信號振盪的頻率。

    CPU主頻(時鍾頻率)=1/CPU時鍾周期

    CPI :執行一條指令所需時鍾周期數

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    IPS:每秒執行多少條指令=主頻/平均CPI

數據通路帶寬:數據總線一次所能並行傳送信息的位數(各硬件部件通過數據總線傳輸數據)

吞吐量:指系統在單位時間內處理請求的數量。
它取決於信息能多快地輸入內存,CPO能多快地取指令,數據能多快地從內存取出或存入,以及所得結果能多快地從內存送給一 台外部設備。這些步驟中的每一步都關系到主存,因此,系統吞吐量主要取決於主存的存取周期。

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。
通常包括CPU時間(運行一個程序所花費的時間)與等待時間(用於磁盤訪問、存儲器訪問、I/0操作、 操作系統開銷等時間)

下面圖片仔細理解,很重要,很重要!image-20211216180006376

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