文章目录
- 📚冯诺依曼计算机的特点
- 📚计算机硬件组成框图
- 📚计算机硬件的主要技术指标
- 🐇非时间指标
- 🐇时间指标
- 🔑计算技巧归纳
- 📚小结
- 🔑本章掌握要点
- 🐇补充思考题
📚冯诺依曼计算机的特点
要背🙈,加粗为踩点重点
- 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
- 指令和数据以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访。
- 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,地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
- 指令在存储器内按顺序存放。通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
- 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。
📚计算机硬件组成框图
- 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内。
- 存储器用来存放数据和程序。
- 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。
- 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。
- 输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。
📚计算机硬件的主要技术指标
🐇非时间指标
🥕机器字长: 指机器一次能处理的二进制位数
- 由加法器、寄存器的位数决定
- 一般与内部寄存器的位数相等
- 字长越长,表示数据的范围就越大,精确度越高
- 目前常见的有32位和64位字长
🥕总线宽度:数据总线一次能并行传送的最大信息的位数
- 一般指运算器与存储器之间的数据总线位数
- 有些计算机内部和外部数据总线宽度不一致
🥕主存容量:指一台计算机主存所包含的存储单元总数
存储单元总数 = 存储单元个数 × 存储字长
🥕存储带宽:指单位时间内与主存交换的二进制信息量
- 常用单位
B/S
(字节/秒),关注量纲
🤔例题:
解:
- 总线时钟频率为10MHz,得时钟周期
T = 1/f
,又一个总线周期占用两个时钟周期,最后时间为1/5
总线带宽 = 字节/时间 = 20MB/S
🐇时间指标
🥕主频:CPU 内核工作的时钟频率
时钟周期T:也称节拍周期,是计算机中最基本的、最小的时间单位
-
主频=外频×倍频
-
外频:指 CPU 与主板之间同步的时钟频率
-
倍频:CPU 主频与外频之间的倍数
🥕CPI: 一个指令需要的时钟周期数
- 程序中所有指令的时钟周期数之和 / 程序指令总数
(程序中各类指令的CPI × 程序中该类指令的比例)求和
IPC:每个时钟周期内所执行的指令条数,和CPI互为倒数
CPU性能实际影响因素:IPC × 频率
🥕MIPS:每秒钟 CPU 能执行的指令总条数
- MIPS = 指令条数 / (执行时间 × 1 0 6 10^6 106)
- MIPS = 指令条数 / {(所有指令的时钟周期数之和 / f) × 1 0 6 10^6 106}
- MIPS = f / (CPI × 1 0 6 10^6 106)
🔑计算技巧归纳
📚小结
🔑本章掌握要点
-
关注硬件框图
-
冯诺依曼计算机的特点
-
计算机硬件的主要性能指标
🐇补充思考题
-
指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们❓
- 通过不同的时间段来区分指令和数据,即在取指令阶段取出的为程序,在执行指令阶段取出的为数据。
- 通过地址来源区分,由PC提供存储单元地址的取出的是指令,由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
-
如何理解计算机组成和计算机体系结构❓
- 计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性。
- 例:有无乘法指令
- 计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。
- 例:如何实现乘法指令
- 计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性。
-
如何理解计算机的层次结构❓
- 汇编语言与机器语言的关系是一对一
- 汇编语言在计算机中执行最快