考研计算机组成原理——零基础学习的笔记

第一章

研究计算机硬件的学科。

1.计算机系统概述

计算机系统=硬件+软件系统软件 :比如操作系统、数据库管理系统、标准程序库等,应用软件:QQ等)

1.2计算机的层次结构

1.2.1计算机硬件的基本组成

冯·诺伊曼计算机:

特点:

1.计算机由五大不见组成;

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.\textcolor{red}{以运算器为中心}。

现代计算机结构:

下面是一个电脑或者手机的结构;其中主存实际上像是手机的运行内存、辅存像是手机机身存储

1.2.2各个硬件的工作原理

主存储器的基本组成:

寄存器:存放二进值数据的。

\textcolor{red}{注意:字和字节、B和b的区别}.

运算器的组成:

\textcolor{red}{注意:ALU是最重要的,其他都是存放的}.

控制器的组成:

\textcolor{red}{注意:完成一条指令,由PC取指令、IR分析指令、CU执行指令}.

举个例子:

运行过程如下:

Step1:

PC会自动+1.

Step2: //乘法

Step3: //加法

Step4: //存数

Step5:

1.2.3计算机软件

系统软件:负责管理硬件资源,并向上层应用程序提供基础服务。如操作系统、数据库管理系统、网络软件等

应用软件:为了解决某个应用领域的问题而编制的程序,如抖音、QQ等

1.2.4计算机系统的层次结构

1.2.5计算机系统的工作原理

需要知道预处理器、编译器、汇编器、链接器的概念

1.3计算机的性能指标

存储器的性能指标

MAR的位数反映存储单元数量

MDR反映每个存储单元大小

n个二进制位能表示除多少种不同的状态?

CPU的性能指标

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;(单位位微秒、纳秒)

主频(时钟频率):CPU内数字脉冲信号振荡频率/ =1/时钟周期,单位HZ

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

IPS:每秒执行多少条指令 / =主频/平均CPI;

FLOPS:每秒执行多少次浮点运算

需要说明以上两个指标的单位和经常使用的符号:

系统整体的性能指标

数据通路带宽:数据总线一次所能运行传送信息的位数(各硬件部件通过数据总线传输数据)

吞吐量:指系统再单位时间内处理请求的数量

取决于信息能多块低输入内存,CPU能多块地取指令、数据多快的存入或取出等等

响应时间:指从用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间.

系统整体的性能指标(动态测试):跑分软件

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