计算机组成原理| |计算机系统概念

1、计算机系统简介

计算机系统由“硬件”和软件两大部分组成

总体的来说可分为五层结构的计算机系统

2、计算机的基本组成

冯诺依曼提出“存储指令”概念，其特点如下：

• 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大组件组成
• 指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按址寻访
• 指令和数据均用二进制数表示
• 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操在存储器中的位置
• 指令在存储器内按顺序存放
• 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

计算机的硬件框图：

冯诺依曼计算机以运算器为中心，数据的输入都经过运算器，运算器会达到瓶颈期

为了改进，采用自顶向下，以存储为中心的计算机及硬件框图：

1. 运算器（ALU）：完成算术和逻辑运算
2. 存储器：用来存放数据和程序
3. 控制器（CU）：用来控制、指挥程序和数据的输入运行以及处理运算结果
4. 输入设备：将人们熟悉的信息转换为机器能识别的信息形式
5. 输出设备：将机器能识别的信息转换为人能所识别的信息

3、计算机硬件的主要技术指标

1、机器字长

CPU一次能处理数据的位数（8位），与CPU中的寄存器位数有关，机器字长越长，机器性能越好

2、运算速度

由以下因素影响

• 主频
• 核数，每个核支持的线程数
• 吉普森法：考虑每条指令的执行时间以及它们在全部操作中所占的百分比 
• CPI：执行一条指令所需时钟周期数，越少越好
• MIPS：每秒执行百万条指令
• FLOPS：每秒浮点运算次数

3、存储容量

由存放二进制信息的总位数决定

存储器包括主存容量和辅存容量

主存储容量=存储单元个数 x 存储字长表示

或主存储容量=字节数表示

 辅存容量：字节数表示