白中英第五版计算机组成原理第1章概要.ppt

软件学院·计算机组织与结构 第1章 计算机系统概述 第一章 计算机系统概论 计算机系统不同于一般的电子设备，它是一个由硬件、软件组成的复杂的自动化设备。 1.1.1 计算机的分类 计算机从总体上来说分为两大类: 模拟计算机 数字计算机 数字计算机与模拟计算机的主要区别 2010年11月15日??新华网我国天河一号成为全球最快超级计算机 国际TOP500组织14日在网站上公布了必威体育精装版全球超级计算机前500强排行榜，中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”雄居第一。 “天河一号”由国防科学技术大学研制，部署在国家超级计算天津中心，其实测运算速度可以达到每秒2570万亿次。 2011年6月22日,日本计算机“京”以每秒8162万亿次运算速度夺冠, 中国“天河一号”滑至第二. 天河一号 1.2计算机发展简史 二、半导体存储器的发展 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器,单个芯片存储256位。 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 其中1K=210,1M=220,1G=230，T？ 1.2.4 计算机的性能指标 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量，例如微秒（10-6S）、纳秒（10-9S）。 利用率：表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。　 处理机字长：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。字长越长，表示计算的精度越高。 1.2.4 计算机的性能指标 总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。 存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。　　其中K=210，M=220，G=230，T=240，B=8bit（1个字节）。存储器容量越大，记忆的二进制数越多。 存储器带宽：存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。 主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位是MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。例如Pentium系列机为60MHz～266MHz，而Pentium 4升至3.6GHz。 主频的倒数称为CPU时钟周期（T），即T=1/f，度量单位是微秒、纳秒。 1.2.4 计算机的性能指标 CPU执行时间：表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间，可用下式计算： CPU执行时间 ＝ CPU时钟周期数 × CPU时钟周期长 CPI：表示每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。用下式计算：CPI ＝?执行某段程序所需的CPU时钟周期数÷该程序包含的指令条数. MIPS：表示每秒百万条指令数，用下式计算：MIPS ＝指令条数÷（程序执行时间 × 106 ?） 1.2.4 计算机的性能指标 程序执行时间Te：Te ＝??指令条数÷（MIPS × 106 ） MFLOPS：表示每秒百万次浮点操作次数，用下式计算： MFLOPS ＝?程序中的浮点操作次数÷（程序执行时间 × 106 ） TFLOPS：表示每秒万亿次浮点操作次数，该技术指标一般在超级计算机中使用。 1. 运算器 算术运算、逻辑运算 采用二进制数（容易实现） 算术逻辑单元（ALU） + 专用或通用寄存器 计算机的运算器长度： 8位、16位、32位或64位 2. 存储器 功能：保存或“记忆”数据和运算过程 存储的是0或1表示的二进制代码 存储单元： 在存储器中保存一个n位二进制数的n个触发器，组成一个存储单元 存储器地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号，称为地址 存储容量：存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB、GB”等表示 分为：内存储器（主存） 外存储器(辅存） 3. 控制器 (1) 程序 　　每一个基本操作就叫做一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,叫做该问题的计算程序,简称为程序。 (2) 指令的形式 3. 控制器 3. 控制器 3. 控制器 （4）指令流和数据流 指令和数据统统放在内存中,怎么区分？ 从形式上看,它们都是二进制数码。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流,它流向控制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向运算器。 4. 适配器与输入输出设备 输入设备把人们所熟悉的某种形式的