前言

从今天开始和大家一起学习计算机组成原理,内容会陆续更新，希望能给大家带来一些帮助！

配套视频:王道计算机考研 计算机组成原理_哔哩哔哩_bilibili

计算机发展历程

国外计算机发展概况

先简单了解一下计算机的软硬件知识:

补充:

第一代:电子管时代,体积超大,耗电量超大

第二代:晶体管时代,体积,功耗降低，出现面向过程的程序设计语言:FORTRAN,有了操作系统雏形

第三代:中小规模集成电路时代

第四代:大规模,超大规模集成电路时代

开始出现"微处理器",微型计算机个人计算机(PC）M萌芽

摩尔定律

硬件的发展

1947年,贝尔实验室,发明了"晶体管"

1955年,肖克利在硅谷创建 肖克利实验室股份有限公司

1957年,八叛徒创立仙童半导体公司

1959年,仙童半导体公司发明了"集成电路"

1968年,摩尔等人离开仙童,创立Intel

1969年,仙童销售部负责人桑德斯离开仙童,创立AMD

摩尔定律

1965年,Intern创始人之一的摩尔在Cramming More Components onto Integrated Circuits一文中对集成电路上可容纳的晶体管数目，性能和价格等发展趋势进行了预测,,其只要内容可概括为"当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数量大约18-24个月翻一番,性能也将提升一倍"这就是著名的摩尔定律.

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计算机系统的组成

计算机硬件系统

冯·诺依曼简介

冯·诺依曼工作原理

 早期冯·诺依曼机

特点:

1. 计算机由五大部件组成
2. 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
3. 指令和数据用二进制表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 存储程序
6. 以运算器为中心

类似于我们生活中的工厂

 现代计算机的结构

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各部分的功能分析

存储器

为了让大家更好的理解存储器的基本组成，列举了右边拿快递这个例子;

货架:用来存放货物的;  

存储体:是用来存放数据的;

店员:取件人告诉店员的取件号,店员就知道了货物的位置;

MAR:会把要取到的数的地址，存放到这;

柜台:包裹会被放在柜台上，最终会在柜台上取走包裹;

MDR:主存储器会根据MAR提供的地址,找到数据放在MDR这个寄存器中;

运算器

控制器

计算机的工作过程

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计算机系统的层次结构

三种级别语言

回顾

计算机性能指标和评价

存储器的性能指标

总容量=存储单元个数*存储字长bit=存储单元个数*存储字长/8 Byte   1Byte=8bit

Eg:MAR为32位,MDR为8位;总容量=2^32*8bit=4GB

注:为什么32位的数最多能表示2^32次方的地址囊?

n个二进制位能表示出多少种不同的状态？

1个二进制位:0,1                                                        2^1

2个二进制位:00,01,10,11                                          2^2

3个二进制位:000,001,010,011,100,101,110,111       2^3

........

n个二进制                                                                 2^n

2^10: K    2^20:M  2^30:G   2^40:T

CPU的性能指标

Eg:某CPU主频位1000Hz,某程序包含100条指令，平均给来看指令的CPI=3.该程序在该CPU上执行需要多久？

答:100*3*1/1000=0.3S

系统整体的性能指标

问:主频高的CPU一定比主频低的CPU快嘛?

答:不一定，如两个CPU，A的主频为2GHz,平均CPI=10；B的主频1GHz,平均CPI=1..

A一秒钟可以执行2/10=0.2G;  B一秒钟可以执行 1G；这里的G=10^9,而不是10^30;

问:若A,B两个CPU的平均CPI相同，那么A一定更快嘛?

答:不一定,还要看指令系统,如A不支持乘法指令，只能多次加法实现乘法;而B支持乘法指令.

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