计算机系统概述

电子计算机:

​ 是一种可以存储程序,并且通过执行程序指令,可以自动、高速、精确地对数字信息进行各种复杂处理,然后输出运算结果的高科技智能电子设备。

五个逻辑模块:运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备

在计算机中用数字代码表示各种信息。

在物理机制上用数字信号表示数字代码。

信息数字化表示的优点:

​ 物理上易实现信息的表示与存储;

​ 抗干扰能力强,可靠性高;

​ 数值的表示范围大,精度高;

​ 可表示的信息类型广泛;

​ 能用数字逻辑进行处理;

计算机的分类:模拟计算机和数字计算机(分为专用计算机 和 通用计算机)。
计算机的未来发展趋势:

​ 巨型化、微型化、多媒体化、网络化、智能化

计算机系统的组织:

​ 硬件:是指构成计算机系统的实体和装置之类的有形设备,是组成计算机系统的物质基础。

​ 软件:是指由硬件所表达的各种内在信息,包括数据和控制程序。因为他们是无形的东西,所以称为软件或软设备。

主要功能部件:

​ 运算器:完成两类(算数和逻辑)运算;

​ 控制器:产生控制命令(微指令),控制全机操作。

​ 存储器:存储数据和数字化后的程序;

​ 输入/输出设备:执行输入/输出信息的转换;

​ 总线:能为多个部分分时共享的一组信息传送通路。

​ 接口:在总线和各类外设之间设置的具有缓冲、转换、连接等功能的部件。

多处理机系统结构根据处理器之间的紧密程度可以分为:

​ 紧密偶合型多机系统(特点:多个组,通过系统总线构成多机系统,且有共享的全局主存储器)、松散偶合型多机系统(多个计算节点,由通信系统连接成的多机系统,无全局的主存储器);

软件系统:

​ 软件类别:系统程序(负责系统调度管理,提供运行和开发环境、各种服务,确保系统运行良好)

​ 应用程序(利用计算机来解决应用问题所编写的程序)

软件系统层次结构:

软件的特点:

​ 易于实现各种逻辑和运算功能,但是常受到速度指标和软件容量的制约;

硬件的特点:

​ 可以高速实现逻辑和运算功能,但是难以实现复杂功能或计算,受到控制复杂性指标的制约。

计算机系统的性能指标:

机器字长:机器字长是指计算机的位数。指参与运算的数的基本位数,也就是计算机一次所能处理的二进制位数。它是由加法器、寄存器的位数决定的,所以机器字长一般等于内部寄存器的大小。字长标志着精度,字长越长,计算的精度就越高。

运算速度:

(1)吞吐量和响应时间

  吞吐量是指系统在单位时间内处理请求的数量。

  响应时间是指系统对请求作出响应的时 间,响应时间包括 CPU 时间(运行一个程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存 储器访问、I/O 操作、操作系统开销等时间)的总和。 

(2)主频和 CPU 时钟周期

    外频:外部频率或基频,也叫系统时钟频率。

​    CPU的主频 = 外频 * 倍频系数;

  CPU的主频又称为时钟频率,表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度。

  主频的倒数就是 CPU时钟周期,这是CPU中最小的时间元素。

每个动作至少需要一个时钟周期。 

(3)CPI,即Clock-cycle Per Instruction

  CPI 是指每条指令执行所用的时钟周期数。

(4)CPU 执行时间

  CPU 的性能取决于三个要素:① 时钟频率;② 每条指令执行所用的时钟周 期数;③ 指令条数 IC。

  CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频 = (指令条数×CPI)/主频;

(5)MIPS 和 MFLOPS

  MIPS表示每秒执行多少百万条指令。

  MFLOPS表示每秒执行多少百万次浮点运算。

​ IPS ,每秒执行指令数;

(6)数据传输速率:带宽 = 位宽 * 工作频率/8 (B/S)

​ 物理含义:单位时间内数据的传输量;

易混概念:

机器字长:计算机的位数。也就是计算机一次所能处理的二进制位数。一般等于内部寄存器的大小,决定了计算机的运算精度

存储字长:一个存储单元的二进制代码的位数。等于MDR的位数。

数据字长:数据总线一次能并行传送信息的位数。

指令字长:一个指令字包含的二进制代码的位数。

​ 注意:计算PCI-E总线的带宽时,一般还要考虑编码方式、单双工模式和通道路数等。

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/ST-2017/p/8470679.html