lec1-计算机概述

lecture 1

1. 重点

什么是计算机

计算机是指,通用 电子 数字 计算机,

  • 通用:不是一种专用设计,所有计算机在时间足够长,容量足够大的情况下,可以完成相同的计算。
  • 电子(非机械):采用电子元器件
  • 数字(非模拟):信息采用数字化的形式表示
组织与结构
  • 组织(organization):对编程人员不可见

    • 操作单元及其相互连接

    • 比如说,控制信号,存储技术,(乘法是怎么实现的,编程人员不关心)

  • 结构(architecture):对编程人员可见

    • 直接影响程序逻辑执行的属性
    • 比如说,指令集,是否有乘法指令
计算机简史

第一第二第三以及以后:真空管 - 晶体管 - 集成电路

冯诺依曼结构
  • 三个基本原则:
    • 二进制
    • 存储程序(指令与数据同等地位存放在存储器之中)
    • 五大组成成分
  • 五大组成部分:
    • 主存储器:地址和存储的内容
    • 算术逻辑单元:执行信息的实际处理
    • 控制单元:指挥信息的处理
    • 输入设备:将信息送入计算机中
    • 输出设备:将处理结果以某种形式显示在计算机外
摩尔定律
  • 单芯片上所能包含的晶体管数量每年翻一番, 从 1970 变成18个月翻一番
  • 影响:
    • 更小的尺寸带来更多灵活性
    • 单个芯片的成本几乎不变,计算机逻辑电路和存储电路的成本显著下降
    • 减小对电能消耗和冷却的要求
    • 集成电路上的内部链接比焊接更可靠,芯片间的连接更少
衡量性能
  • CPI,平均指令周期数
    C P I = ∑ i = 1 n ( C P I i ∗ I i ) I c CPI=\frac{\sum^n_{i=1}(CPI_i*I_i)}{I_c} CPI=Ic∑i=1n(CPIi∗Ii),用总周期除以指令

  • MIPS:每秒百万条指令,用一定时间的指令数 除以 这一段时间

  • 算数平均值,加起来除以m

  • 调和平均值 ,分母是倒数之和,分子是m, R H = m ∑ i = 1 m 1 R i R_H=\frac{m}{\sum^m_{i=1}\frac 1 {R_i}} RH=∑i=1mRi1m

2. 考点

  • 冯诺依曼结构的五大组成部分,冯诺依曼的存储程序思想:
  • 计算计算机性能:计算:CPI,MIPS,FLOPS,(加权平均数?调和平均数?)
  • 摩尔定律是什么?
  • 计算机的三个定语?通用,电子,数字,计算机
  • 组织和结构的区别在哪里?
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