计算机系统概述

1、 计算机系统构成

• 用户
• 应用程序
• 操作系统 os
• 硬件(裸机)

2、计算机发展历程

2.1 硬件发展

• 电子管时代
• 晶体时代
• 中小规模集成电路时代
• 超大规模集成电路时代
• 超级规模集成电路时代

2.2 软件发展

• 汇编语言阶段
• 程序批处理阶段
• 分时多用户阶段
• 分布式管理阶段
• 软件重用阶段
• Web服务阶段

2.3 模拟型号，数字信号

3、计算机系统结构

3.1 计算机硬件基本组成

• 输入设备
• 输出设备
• 存储器
• 运算器
• 控制器

控制器和运算器组成CPU

3.2 存储器

时序控制器是控制数据的读还是写

写操作：

时序控制器发送两个信号，一个给地址寄存器MAR,一个给存储体，告诉存储体是写操作，存储体获取到地址寄存器的地址然后将，将数据寄存器中的数据写入到该地址中

读操作：

时序控制器发送两个信号，一个给地址寄存器MAR,一个给存储体，告诉存储体是读操作，存储体获取到地址寄存器的地址然后将，将地址中的数据读取存储到数据寄存器中

3.3 运算器

算数逻辑单元：计算

通用寄存器组：存储计算数据

3.4 控制器

4、冯诺依曼结构

• 入、出、存、控、算

• 采用二进制表示数据和指令

  以同等地位在存储器中，按地址寻访

  指令由操作码和地址码组成

  指令按顺序存放和执行，也可改变指令顺序

• 采用存储程序方式

模型机

5、现代计算机组织结构

• 入、出、存、控、算
• 采用二进制表示数据和指令
• 采用存储程序方式
• CPU：运算器和控制器合并到微处理器

6、计算机工作过程

• 预处理阶段
• 编译阶段
• 汇编阶段
• 链接阶段

7、计算机的性能指标

7.1 机器字长

也叫基本字长，参与运算的二进制数据的位数 决定了寄存器、ALU、数据总线位数 代表了运算精度

7.2 主存容量

一般指主存的最大容量，单位是字节Byte 运行时程序和数据都在主存中， 主存容量越大，可运行的程序就越多 MAR位数决定了可寻址范围的最大值

7.3 运行速度

吞吐量： 单位时间内处理的请求数量 信息输入内存的速度， CPU取指令的速度， 数据取出/存入内存的速度， 从内存转出到外部设备的速度

**响应时间：**从用户发送请求到收到响应经过的时间 CPU时间（运行程序花费的时间） 等待时间（磁盘访问/主存访问/IO操作/OS开销/网络传输）

**CPU时钟周期：**单个动作所花费的时间 节拍脉冲或T周期，即主频的倒数 CPU中最小的时间单位，每个动作至少一个时钟周期 单位：秒

**主频（CPU时钟频率）：**单位时间完成基本动作的数量 机器内部主时钟的频率 主频越高花费时间越短，执行指令速度越快 单位：Hz（赫兹），即次数/秒 时钟周期 = 1/主频

**CPI（Clock cycle Per Instruction）**执行一条指令所需的时钟周期数

**CPU执行时间 **即运行一个程序所花费的时间 = CPU时钟周期数/主频 =（指令条数 * CPI）/主频 三要素（相互制约）： 主频（时钟频率） 每条指令所用的时钟周期数（CPI） 指令条数

**其他：**MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS