1.1 计算机的解题过程
需要具备的条件:
1.对每个求解的问题,用户应有具体的解决办法(源程序)
2.软件的支持,源程序顺利转换成目标程序
3.完善的计算机硬件结构,能控制程序的执行和结果的生成
1.2 计算机软件分类
1.3 冯 ? 诺依曼体系结构
典型以运算器为中心的冯氏计算机结构:
1.4 计算机的基本硬件组成
1.4.1 运算器
功能:处理和运算数据,运算包括算术运算和逻辑运算,因此运算器通常被称为ALU(Arithmetic Logic Unit )算术逻辑单元。
运算对象:二进制数据。
1.4.2 存储器
功能:存放数据和解题步骤(程序)。
存储格式:地址和数据均用二进制表示。
1.4.3 控制器
功能:实现计算自动化,控制整个系统有序运行。
过程:从存储器中取出指令,分析指令并执行指令。
什么是指令?
指令 就是要计算机执行某种操作的命令。
1.4.4 输入输出设备
功能:输入数据和程序;输出计算机处理后的数据。
硬盘既是输入设备,又是输出设备。
1.4.5 总线
总线是连接计算机内部各器件的纽带
1.4.6 现代计算机的组成框图
现代计算机中,控制器和运算器统称为CPU,输入和输出设备统称为I/O设备,结构如下:
进一步细化内部结构:
MDR:memory data register
MAR: Memory Address Register
ACC:Accumulator
MQ:Multiplier-Quotient Register
运算时,一个操作数存放在累加器中,另外一个数存放在内存单元M中。
1.5 计算机的层次结构
多层层次结构:
计算机组成原理的基本内容:
1.6 计算机性能指标
衡量一套计算机性能的优劣需要由多项技术指标综合确定。
其中较为重要的指标有机器字长、存储容量、运算速度。
1.吞吐量(throughput )
一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量。
2.响应时间(response time )
从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量。
3.主频(primary frequency )
产生CPU工作节拍的主时钟的频率成为主频,用f表示,单位一般为MHz,GHz。
4.时钟周期(Clock Cycle )
主频的倒数称为时钟周期T=1/f。单位us,ns
5.CPU执行时间
表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间。
CPU执行时间=时钟周期数×CPU时钟周期
6.CPI(Clock cycle Per Instruction )
表示执行一条指令所需要的平均时钟周期数。
CPI=执行某段程序所需的时钟周期数÷程序中指令条数
7.MIPS(Million Instructions Per Second )
表示计算机每秒执行指令条数(百万条)
MIPS=指令数÷ (程序执行时间× 106)
8.MFLOPS(Million Floationg-point Operations per Second )
每秒百万次浮点操作次数,用来衡量机器浮点操作的性能。
MFLOPS=程序中浮点操作次数÷ (程序执行时间× 10?)
9.机器字长
10.存储容量
11.总线带宽:总线上每秒传送的数据量
例题: