计算机组成原理(一)

简介: 计算机组成原理(一)

1.了解计算机硬件的发展和软件的发展历程;

硬件:

 电子管时代(1946-1959):电子管、声汞延迟线、磁鼓

 晶体管时代(1959-1964):晶体管、磁芯

 中、小规模集成电路时代(1964-1975):中、小规模集成电路、半导体存储器

 超、大规模集成电路时代(1975-1990):超、大规模集成电路、半导体存储器

 超级规模集成电路时代(1990至今):半导体存储器


软件:

 汇编语言阶段(20世纪50年代):软件基本空白

 程序批处理阶段(20世纪60年代):编译器、高级语言出现

 分时多用户阶段(20世纪70年代):推出Unix操作系统

 分布式管理阶段(20世纪80年代):DOS系统,我国完成CCDOS汉字处理系统

 软件重用阶段(20世纪90年代):面向对象技术得到广泛应用,网络技术成熟完善

 Web服务阶段(21世纪前10年):J2EE编程技术规范,推出网格计算技术和web services协议架构

 云计算阶段(至今):软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)、基础设施即服务(IaaS)

 

2.掌握早期冯诺依曼计算机的硬件结构,以及现代计算机的硬件结构;

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3.理解计算机软件的分类、机器语言、汇编程序、高级语言;

分类:

 系统软件:

   操作系统:用户与计算机之间的接口,提供软件的开发和运行环境;

   语言处理程序:将其他语言翻译成机器语言,两种翻译方式解释和编译;

   数据库管理系统;

   分布式软件系统;

   网络软件系统;

   各种服务程序。

 应用软件:为用户解决某一问题的程序。

 

4.理解计算机系统的层次结构;


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5.掌握计算机的几个性能指标(主频、CPU时钟周期、CPI、CPU执行时间、运算速度、基本字长、主存容量、主存存取周期等)。

 基本字长(机器字长):参与运算的数的基本位数,CPU一次能处理的数据位数。与CPU中寄存器位数有关。是硬件组织的基本单位,决定寄存器、ALU、数据总线的位数。字长越长,表示范围越大,精度越高,影响硬件造价,影响机器运算速度要保证i位的十进制数精度需要3.3倍j位的二进制数;

 主存容量:能存储的最大信息量。CPU需要执行的程序和要处理的数据都放在主存,计算机的处理能力很大程度上由主存容量大小决定,以字节数表示;

   MAR:MAR的位数反应存储单元数量;

   MDR:反应每个存储单元大小。

 运算速度:有描述几种方法。常用每秒平均执行的指令条数(IPS)作为运算速度单位,MIPS(每秒百万条指令)MFLOPS(每秒百万个浮点运算)。

   MIPS=指令条数/执行时间10-6

   MFLOPS=浮点运算次数/执行时间10-6

   MFLOPS≈3-4MIPS

   加法指令的执行时间为标准计算;

   不同指令在程序中出现的频度,乘上不同的系数,求平均值,得到平均运算速度;

   具体指明每条指令的执行时间

 主频:主频=1/时钟周期,单位Hz;

 CPU时钟周期:CPU中最小的时间单位每个动作至少要1个时钟周期;

 CPI:执行一条指令所需的时钟周期数;

 CPU执行时间:运行一个程序所花费的时间。=指令条数*CPI/主频;


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