计算机系统概述
電子計(jì)算機(jī)：
? 是一種可以存儲(chǔ)程序，并且通過(guò)執(zhí)行程序指令，可以自動(dòng)、高速、精確地對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行各種復(fù)雜處理，然后輸出運(yùn)算結(jié)果的高科技智能電子設(shè)備。
五個(gè)邏輯模塊：運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備
在計(jì)算機(jī)中用數(shù)字代碼表示各種信息。
在物理機(jī)制上用數(shù)字信號(hào)表示數(shù)字代碼。
信息數(shù)字化表示的優(yōu)點(diǎn)：
? 物理上易實(shí)現(xiàn)信息的表示與存儲(chǔ)；
? 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；
? 數(shù)值的表示范圍大，精度高；
? 可表示的信息類(lèi)型廣泛；
? 能用數(shù)字邏輯進(jìn)行處理；
計(jì)算機(jī)的分類(lèi)：模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)（分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī) 和 通用計(jì)算機(jī)）。
計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：
? 巨型化、微型化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組織：
? 硬件：是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置之類(lèi)的有形設(shè)備，是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
? 軟件：是指由硬件所表達(dá)的各種內(nèi)在信息，包括數(shù)據(jù)和控制程序。因?yàn)樗麄兪菬o(wú)形的東西，所以稱(chēng)為軟件或軟設(shè)備。
主要功能部件：
? 運(yùn)算器：完成兩類(lèi)（算數(shù)和邏輯）運(yùn)算；
? 控制器：產(chǎn)生控制命令（微指令），控制全機(jī)操作。
? 存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)字化后的程序；
? 輸入/輸出設(shè)備：執(zhí)行輸入/輸出信息的轉(zhuǎn)換；
? 總線：能為多個(gè)部分分時(shí)共享的一組信息傳送通路。
? 接口：在總線和各類(lèi)外設(shè)之間設(shè)置的具有緩沖、轉(zhuǎn)換、連接等功能的部件。
多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)處理器之間的緊密程度可以分為：
? 緊密偶合型多機(jī)系統(tǒng)（特點(diǎn)：多個(gè)組，通過(guò)系統(tǒng)總線構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，且有共享的全局主存儲(chǔ)器）、松散偶合型多機(jī)系統(tǒng)（多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，由通信系統(tǒng)連接成的多機(jī)系統(tǒng)，無(wú)全局的主存儲(chǔ)器）；
軟件系統(tǒng)：
? 軟件類(lèi)別：系統(tǒng)程序（負(fù)責(zé)系統(tǒng)調(diào)度管理，提供運(yùn)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境、各種服務(wù)，確保系統(tǒng)運(yùn)行良好）
? 應(yīng)用程序（利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決應(yīng)用問(wèn)題所編寫(xiě)的程序）
軟件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu):
軟件的特點(diǎn)：
? 易于實(shí)現(xiàn)各種邏輯和運(yùn)算功能，但是常受到速度指標(biāo)和軟件容量的制約；
硬件的特點(diǎn)：
? 可以高速實(shí)現(xiàn)邏輯和運(yùn)算功能，但是難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能或計(jì)算，受到控制復(fù)雜性指標(biāo)的制約。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)：
機(jī)器字長(zhǎng)：機(jī)器字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)的位數(shù)。指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，也就是計(jì)算機(jī)一次所能處理的二進(jìn)制位數(shù)。它是由加法器、寄存器的位數(shù)決定的，所以機(jī)器字長(zhǎng)一般等于內(nèi)部寄存器的大小。字長(zhǎng)標(biāo)志著精度，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算的精度就越高。
運(yùn)算速度：
（1）吞吐量和響應(yīng)時(shí)間
吞吐量是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)處理請(qǐng)求的數(shù)量。
響應(yīng)時(shí)間是指系統(tǒng)對(duì)請(qǐng)求作出響應(yīng)的時(shí) 間，響應(yīng)時(shí)間包括 CPU 時(shí)間（運(yùn)行一個(gè)程序所花費(fèi)的時(shí)間）與等待時(shí)間（用于磁盤(pán)訪問(wèn)、存 儲(chǔ)器訪問(wèn)、I/O 操作、操作系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)等時(shí)間）的總和。
（2）主頻和 CPU 時(shí)鐘周期
外頻：外部頻率或基頻，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。
? CPU的主頻 = 外頻 * 倍頻系數(shù)；
CPU的主頻又稱(chēng)為時(shí)鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)振蕩的速度。
主頻的倒數(shù)就是 CPU時(shí)鐘周期，這是CPU中最小的時(shí)間元素。
每個(gè)動(dòng)作至少需要一個(gè)時(shí)鐘周期。
（3）CPI，即Clock-cycle Per Instruction
CPI 是指每條指令執(zhí)行所用的時(shí)鐘周期數(shù)。
（4）CPU 執(zhí)行時(shí)間
CPU 的性能取決于三個(gè)要素：① 時(shí)鐘頻率；② 每條指令執(zhí)行所用的時(shí)鐘周 期數(shù)；③ 指令條數(shù) IC。
CPU執(zhí)行時(shí)間 = CPU時(shí)鐘周期數(shù)/主頻 = （指令條數(shù)×CPI）/主頻；
（5）MIPS 和 MFLOPS
MIPS表示每秒執(zhí)行多少百萬(wàn)條指令。
MFLOPS表示每秒執(zhí)行多少百萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算。
? IPS ，每秒執(zhí)行指令數(shù)；
（6）數(shù)據(jù)傳輸速率：帶寬 = 位寬 * 工作頻率/8 （B/S）
? 物理含義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸量；
易混概念：
機(jī)器字長(zhǎng)：計(jì)算機(jī)的位數(shù)。也就是計(jì)算機(jī)一次所能處理的二進(jìn)制位數(shù)。一般等于內(nèi)部寄存器的大小，決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度。
存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。等于MDR的位數(shù)。
數(shù)據(jù)字長(zhǎng)：數(shù)據(jù)總線一次能并行傳送信息的位數(shù)。
指令字長(zhǎng)：一個(gè)指令字包含的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。
? 注意：計(jì)算PCI-E總線的帶寬時(shí)，一般還要考慮編碼方式、單雙工模式和通道路數(shù)等。
總結(jié)
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