計算機系統(tǒng)概論ppt課件-wenkub.com
2025-04-30 07:14 本頁面
【正文】 ?CPU時間的公式： CPU時間 = 程序中所有指令的時鐘周期數(shù)之和 ? 時鐘周期時間 =程序中所有指令的時鐘周期數(shù)之和 / 時鐘頻率 (回顧匯編語言課程中延時子程序的設計原理 ) (5)CPI (Clock cycles Per Instruction) ? 執(zhí)行一條指令所需要的平均時鐘周期數(shù) ?CPI =程序中 所有指令的時鐘周期數(shù)之和 / 指令條數(shù) =程序中 各類指令的 CPI?程序中該類指令的比例 ?考慮 CPI后的 CPU時間可表示為 : CPU時間 = 1()n iIiICC P I???? 時 鐘 周 期 時 間總 指 令 數(shù)ICi表示第 i條指令的條數(shù) (6)MIPS (Million Instructions Per Second) ?表示每秒執(zhí)行多少百萬條指令 ? MIPS 10 6 ? ? 指令條數(shù) 執(zhí)行時間 CPU時鐘周期總數(shù) ? 指令條數(shù) ? 10 6 /f f CPI = ? 10 6 MIPS 指令條數(shù) ? 10 6 ? 程序的執(zhí)行時間 Te = 2)應用舉例 例 1 假設一臺計算機主頻為 1GHZ，在其上運行 202200條指令的目標代碼，程序主要由 4條指令組成，他們所占的比例和各自的 CPI如下表所示。 ?有些計算機內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)總線寬度不一致： 808 8028 80386內(nèi)外數(shù)據(jù)總線等寬； 808 80386SX 外部總線寬度小于內(nèi)部總線寬度； Pentium外總線 64位，內(nèi)總線 32位（兩條 32位流水線） (3)主存儲器容量和帶寬 ?主存容量是指其包含的存儲單元總數(shù)量。 1)本來存在的事物，從某個角度去看卻好象不存在。即確定計算機的功能，哪些采用硬件實現(xiàn)、哪些采用軟件實現(xiàn)。 高級語言級 匯編語言級 操作系統(tǒng)級 一般機器級 微程序設計級 5 4 3 2 1 編譯程序 匯編程序 操作系統(tǒng) 微 程序 各級之間的關系 ?高層是低層功能的擴展和 虛擬化 ，低層是高層的基礎。 ?第 3級操作系統(tǒng)級，由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。 ?第 1微程序設計級，用戶只能用微指令編寫程序，并由計算機硬件直接執(zhí)行。 ? 各種服務程序：診斷、排錯程序 ? 語言程序 ：匯編、 C、編譯等 ? 操作系統(tǒng) OS ? DBMS 三、計算機軟件 ?軟件的分類： ?未來軟件的發(fā)展趨勢：人 機界面不斷提升、智能化 四、計算機系統(tǒng)的層次結構 五級結構，不同的級面向不同的用戶對象， 采用不同的方法和不同的設計工具進行各級程序設計。 ② ~ ⑤ 稱為 程序控制 ? 馮諾依曼計算機的 基本體系結構 和 哈佛結構 ?馮諾依曼 體系結構 計算機 :Intel 80X86 ARM7 MIPS等。 (存儲程序 ) ① ② ③ ③ ③ ③ ④ ⑤ ② 控制器從主存中逐條取出程序的指令，并控制實現(xiàn)指令功能。 ?常用的單位和之間的換算關系 ? 位 — bit ?字節(jié) Byte 1Byte=8bit ? KB IKB=1024B (需要 10位表示 ) ? MB 1MB=1024KB（需要 20位表示） ? GB 1GB=1024MB（需要 30位表示） ? TB 1TB=1024GB （需要 40位表示） ⑦ PB 1PB=1024TB (需要 50位表示 ) 3)內(nèi)存儲器 (Memory) ?存儲器的結構及訪問機制示意圖 ＣＰＵ＋存儲器 = ？ 主機 4)輸入和輸出設備 ?常用的 輸入設備： 鍵盤、鼠標、掃描儀、磁盤機、磁帶機等 ?常用的輸出設備： 顯示器、打印機、繪圖儀、磁盤機、磁帶機等 ?提供人 機接口 5)系統(tǒng)總線計算機內(nèi)各大部件之間的連接部件。另外還具有傳輸數(shù)據(jù)的功能。 ?硬件：由有形的電子器件構成 ,如運算器、控制器、存儲器等 ?軟件：為了方便用戶使用計算機而編制的各種程序。 一般了解常用 輸入輸出設備 的工作原理即可。 11 第８章 主要教學內(nèi)容 第８章 講解計算機的總線系統(tǒng)。 第 6章 講解計算機的控制器部件。 指令是計算機最小的功能單位，是計算機硬、軟件聯(lián)系的紐帶，很重要。 當前計算機的存儲器系統(tǒng)由高速緩存、主存和虛存這樣３級結構的、統(tǒng)一管理調(diào)度的系統(tǒng)組成，追求的目標是盡可能快的 讀寫速度 (滿足 CPU的運行需要 )，盡可能大的 存儲空間 （ 放得下最大的程序和數(shù)據(jù) ） ，盡可能低的 硬件成本 (計算機廠家和用戶都能接受 )。 第 3章 講解計算機的運算器部件，有定點運算器和浮點運算器２種類型，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算的執(zhí)行部件。 計算機中都使用二進制的信息編碼。 磁 盤 的 平 均 尋 址 時 間 、 磁 盤 讀 寫 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 計 算 溫 盤 與 光 盤 的 基 本 組 成 與 讀 寫 原 理 ， 磁 盤 陣 列 技 術虛 擬 存 儲 器 ： 是 高 速 磁 盤 上 的 一 片 存 儲 空 間 ， 暫 存 目 前 主 存 中 存 放 不 下 的 的 程 序 和 數(shù) 據(jù) ， 依 據(jù) 系 統(tǒng) 運 行 情況 隨 時 與 主 存 交 換 信 息 ， 可 能 以 頁 或 段 為 單 位 進 行 交換 ， 也 可 以 兼 用 二 者 。 學生可以對自己提出主要學懂基本原理并能通過考試為 底線要求 ，和還有一定應用能力的 正常要求 。如果說難，難就難在計算機中的問題是我們平時從未接觸到、更沒親眼看見過事物，尚未碰到先怕三分，把本來簡單的問題折騰復雜了 ；教師缺乏計算機系統(tǒng)設計的工程背景 進一步加劇了這個矛盾?？偛辉摪延嬎銠C硬件系
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