計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論ppt課件(參考版)
2025-05-06 07:14本頁面
【正文】 指令類型 CPI 指令混合比例 算術(shù)和邏輯 1 60% Load/Store 2 18% 轉(zhuǎn)移 4 12% Cache缺失訪存 8 10% 解：平均 CPI = 1*60% + 2*18% + 4*12% +8*10% = MIPS = f/(CPI * 10 6) = 1*10 9/ ( *106 ) = 第一章 小結(jié) 本章主要知識(shí)點(diǎn)： ?計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成、各有何作用？ ?馮諾依曼計(jì)算機(jī)的工作原理 ?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) ?透明性概念 ?固件 ?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及其應(yīng)用 。 (4)CPU執(zhí)行時(shí)間 ?表示執(zhí)行一段程序所占用的 CPU時(shí)間 (程序的執(zhí)行時(shí)間除 CPU時(shí)間外還包括 I/O、存儲(chǔ)訪問、各類排隊(duì)時(shí)延等 )。 ?主存可以 字 節(jié) 編址、也可以 字 編址。 ?一般指 CPU內(nèi)部運(yùn)算器與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)總線。 2)計(jì)算機(jī)分層結(jié)構(gòu)中的透明性 : ?一般機(jī)器級(jí)的特性，如通用寄存器的數(shù)量對(duì)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)者透明 ?微指令的格式對(duì)一般機(jī)器級(jí)程序設(shè)計(jì)者透明 ? 還存在很多透明性 透明性 高級(jí)語言級(jí) 匯編語言級(jí) 操作系統(tǒng)級(jí) 一般機(jī)器級(jí) 微程序設(shè)計(jì)級(jí) 5 4 3 2 1 編譯程序 匯編程序 操作系統(tǒng) 微 程序 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 主機(jī) 外設(shè) 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 操作系統(tǒng) 語言處理程序 服務(wù)性程序 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件 信息管理軟件 輔助設(shè)計(jì)軟件 文字處理軟件 各種程序包 中央處理器 存儲(chǔ)器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 寄存器 運(yùn)算器 控制器 鍵盤 鼠標(biāo) 掃描儀 顯示器 打印機(jī) 繪圖儀 內(nèi)存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器 硬盤 軟盤 磁帶機(jī) 光盤 ROM ( 只讀 ) RAM ( 隨機(jī) ) ROM P RO M EP RO M E2P RO M S RA M DRAM 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià) 1)幾個(gè)常用指標(biāo) (1)機(jī)器字長(zhǎng) ? 指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)； ?由加法器、寄存器的位數(shù)決定； ?一般等于內(nèi)部寄存器的位數(shù)； ?字長(zhǎng)越長(zhǎng)，表示數(shù)據(jù)的范圍就越大，計(jì)算精確度就越高； ? 目前常見的計(jì)算機(jī)為 32位和 64位計(jì)算機(jī)。從功能上看是軟件，從形態(tài)上看是硬件。 ?劃分的原理就是軟件和硬件的邏輯等價(jià)性 ?劃分的依據(jù)是性能 /價(jià)格。 ?進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行軟 /硬件功能界面的劃分。 ?站在不同層次，得到不同的概念，看到不同的計(jì)算機(jī)屬性，使用不同的編程工具。 ?語言與虛擬機(jī)之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系：機(jī)器定義了語言，語言也定義了機(jī)器。用機(jī)器語言或操作系統(tǒng)級(jí)指令編程 各級(jí)的說明： 高級(jí)語言級(jí) 匯編語言級(jí) 操作系統(tǒng)級(jí) 一般機(jī)器級(jí) 微程序設(shè)計(jì)級(jí) 5 4 3 2 1 編譯程序 匯編程序 操作系統(tǒng) 微 程序 各級(jí)的說明： ?第 4級(jí)匯編語言級(jí)，用匯編語言編程。該級(jí)也是硬件級(jí)。 采用硬布線的計(jì)算機(jī)沒有該級(jí)。 BASIC程序 匯編語言程序 機(jī)器語言程序 (16進(jìn)制 ) 10 sum=0 2022: sub R15, R15 01FF 20 for i=1 to 10 sub R1, R1 0111 30 sum=sum+i mvrd R0, 0A 8800 000A 40 next i inc R1 0910 50 print sum add R15, R1 00F1 60 end cmp R1, R0 0310 jrnz 2022 47FC cala 0664 CE00 0064 ret 8F00 三個(gè)級(jí)別的程序設(shè)計(jì)語言語言 ?第 2級(jí)由 硬件 實(shí)現(xiàn)， 3~5級(jí)由 軟件實(shí)現(xiàn)，稱為虛擬機(jī)。 分級(jí)的好處：有利于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，單級(jí)的修改只 需要修改相鄰級(jí)的接口或相鄰級(jí)，不會(huì)影響其它級(jí)。 ?未來的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) (馮諾依曼結(jié)構(gòu)的不足 ： 并行能力不夠 ) 數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī) 應(yīng)用軟件：為解決某些具體的問題而編制的各種程序 系統(tǒng)軟件：為簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，方便計(jì)算機(jī)的使用、提 高計(jì)算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī) 的功能及用途而編制的各種程序。 ? 哈佛結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)： Motorola MC6 Zilog Z ARMARM ARM11等。 ⑤ 通過輸出設(shè)備反饋程序運(yùn)行結(jié)果。 ③ 在指令功能實(shí)現(xiàn)過程中，由運(yùn)算器完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理。 計(jì)算機(jī)的大體工作過程可描述如下： ① 通過輸入設(shè)備將解題程序和數(shù)據(jù)送入主存 。 2. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) ?由五大部分組成 。 運(yùn)算器 +控制器件 =？ 2)控制器 CPU ?保存程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果的場(chǎng)所 。 條件狀態(tài)寄存器 指揮協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)其他部件進(jìn)行工作的重要部件。 數(shù)字計(jì)算機(jī)的分類 專用機(jī)：為某些特定的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī) 通用機(jī)：巨、大、中、小、微、單片 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算
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