計算機組成原理-第一章-計算機系統(tǒng)概論(參考版)
2025-01-20 12:51本頁面
【正文】 諾依曼型計算機特點 ? 計算機發(fā)展特點 返回 。因為任何操作可以由軟件來實現(xiàn)，也可以由硬件來實現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件來完成。這一級由各種高級語言編譯程序支持和執(zhí)行。如果應(yīng)用程序采用匯編語言編寫時，則機器必須要有這一級的功能；如果應(yīng)用程序不采用匯編語言編寫，則這一級可以不要。 ? 第四級是匯編語言級，它給程序人員提供一種符號形式語言，以減少程序編寫的復(fù)雜性。 ? 第三級是操作系統(tǒng)級，它由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。 ? 第二級是一般機器級，也稱為機器語言級，它由微程序解釋機器指令系統(tǒng)。這是一個實在的硬件級，它由機器硬件直接執(zhí)行微指令。它通常由五個以上不同的級組成，每一級都能進行程序設(shè)計，如圖所示。主要有兩大類： ? 系統(tǒng)軟件：用來簡化程序設(shè)計，簡化使用方法，提高計算機的使用效率，發(fā)揮和擴大計算機的功能及用途。這也是人們常說的計算機硬件。 2022/2/8 43 適配器與 I/O設(shè)備 ? 輸入設(shè)備： 把人們所熟悉的某種信息形式變換為機器內(nèi)部所能接收和識別的二進制信息形式 ? 輸出設(shè)備：把計算機處理的結(jié)果變換為人或其他機器設(shè)備所能接收和識別的信息形式 ? 適配器：它使得被連接的外圍設(shè)備通過系統(tǒng)總線與主機進行聯(lián)系，以便使主機和外圍設(shè)備并行協(xié)調(diào)地工作 ? 總線：構(gòu)成計算機系統(tǒng)的骨架，是多個系統(tǒng)部件之間進行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。取指周期和執(zhí)行周期 ? 控制器完全可以區(qū)分開哪些是指令字，哪些是數(shù)據(jù)字。諾依曼型計算機 ? 存儲程序 ? 按地址自動執(zhí)行 ? 五大部件：包括控制器、運算器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備 ? 以運算器為中心 2022/2/8 37 馮 ? 解題步驟和數(shù)據(jù)記錄在橫格紙上，請看過程。設(shè) CPI表示每條指令的平均 時鐘周期數(shù)， MIPS表示每秒鐘執(zhí)行的百萬條指令數(shù) ，請寫出如下四種參數(shù)的表達式： (1) tCPU (2) CPI (3) MIPS (4) NC 2022/2/8 25 2022/2/8 26 計算機的性能指標 硬件組成要素 運算器 存儲器 控制器 適配器與 I/O設(shè)備 2022/2/8 28 2022/2/8 29 硬件組成要素 通過一個例子我們來了解數(shù)字計算機的主要組成和工作原理。 GFLOPS (gigaFLOPS) 等于每秒 10億 (=10^9) 次 TFLOPS (teraFLOPS) 等于每秒 1萬億 (=10^12) PFLOPS (petaFLOPS) 等于每秒 1千萬億 (=10^15) 該技術(shù)指標一般 在超級計算機中使用。用下式計算： CPI ＝ MIPS 表示每秒百萬條指令數(shù)，用下式計算： MIPS ＝ ＝ 2022/2/8 23 該程序包含的指令條數(shù)時鐘周期數(shù)執(zhí)行某段程序所需的 CP U 10 6程序執(zhí)行時間指令條數(shù)610 CP I時鐘頻率 計算機的性能指標 程序執(zhí)行時間 Te為： Te ＝ MFLOPS 表示每秒百萬次浮點操作次數(shù)，用下式計算： MFLOPS ＝ MIPS是單位時間內(nèi)的執(zhí)行指令數(shù)，所以 MIPS值越高說明機器 速度越快。例如 Pentium系列機為60MHz～ 266MHz，而 Pentium 4升至 。 主頻 /時鐘周期 CPU的工作節(jié)拍受主時鐘控制，主時鐘不斷 產(chǎn)生固定頻率的時鐘，主時鐘的頻率（ f）叫 CPU的主頻。 2022/2/8 21 計算機的性能指標 總線寬度 一般指 CPU中運算器與存儲器之間進行互連的內(nèi) 部總線二進制位數(shù)。當前處理機的字長有 8位、 16位、 32位、 64位。 利用率 表示在給定的時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)被實際使用的時 間所占的比率，一般用百分比表示。 ? 到現(xiàn)在的 64位處理器和多核處理器 Intel 公司的典型微處理器產(chǎn)品 ? 8080 8位
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