第1章计算机系统概论分解.ppt

课本P5 例2 用一台50MHz处理机执行标准测试程序，它包含的混合指令数和相应所需的平均时钟周期数如下表所示：求有效CPI、MIPS、处理机程序执行时间tCPU。 指令类型 指令数目 平均时钟周期数 整数运算 45000 1 数据传送 32000 2 浮点运算 15000 2 控制传送 8000 2 * * 课本P5 例2【解答】 * * 2012年考研统考题目 第12题 假定基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其余为I/O时间。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则运行基准程序A所消耗的时间是（ ） A. 55秒 B. 60秒 C. 65秒 D 70秒 【解答】 假设提高速度后CPU消耗的时间为X秒，之前CPU的速度为v，则提高后为1.5v； CPU执行的指令条数不变，所以有 90*V=X*1.5V，则 X=60，再加上I/O时间，共70秒 * * D 2012年考研统考题目 第43题 假定某计算机的CPU主频为80MHz，CPI为4，…… （1）该计算机的MIPS数是多少？ 主频——每秒钟的时钟周期数； CPI——每条指令的时钟周期数； MIPS——每秒钟可执行的指令条数； MIPS=主频 / CPI = 20 * * 2013年考研统考题目 第12题 指令类型 指令数目 平均时钟周期数 A 50% 2 B 20% 3 C 10% 4 D 20% 5 * * 某计算机主频为1.2GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如上表所示，则该机的MIPS数是（ ） A、100 B、200 C、400 D、600 C 2013年考研统考题目 第43题 某32位计算机，CPU主频为80MHz，……，总线时钟频率为200MHz，……。 （1）CPU和总线时钟周期各为多少？（各1分） CPU时钟周期为：1 / 80MHz = 1.25 ns 总线时钟周期为：1 / 200MHz = 5 ns * * * * 1.3 计算机的硬件 1.3.1 硬件的组成要素 使用计算器计算y=ax+b-c 已知a=123，b=234， c=345，x=456 解题步骤： 获取数据a和数据x； 输入计算器，得出结果； 继续获取数据b，送入计算器； 得到结果，继续获取数据c； 送入计算器，获得结果； 在纸上记录结果； 纸 相当于 存储器； 保存源数据和结果数据； 计算器 相当于 运算器； 运算、暂存中间结果； 笔和手 相当于 输入/输出设备； 将数据的输入/输出； 人 相当于 控制器； 协调整个计算过程； * * 冯·诺依曼计算机的特点 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五个部分组成； 存储器以二进制形式存储指令和数据； 指令由操作码和地址码组成； 计算机能够存储程序并按地址顺序执行； 冯·诺依曼体系结构的核心设计思想，机器自动化工作的关键； 以运算器为中心。 * * 冯·诺依曼机与现代微机 冯·诺依曼机结构 输入设备 存储器 输出设备 运算器 控制器 输入设备 控制器 输出设备 存储器 运算器 现代微机结构 * * 现代计算机的特点 将运算器、控制器和片内高速缓存，统称为CPU；而将CPU、主存储器、输入/输出接口和系统总线统称为主机；其余的设备均为外设。 主机内仅包含主存储器，即内存； 硬盘、光盘等辅助存储器属于I/O设备； 以存储器为中心。 减轻CPU的数据传送负担，提高系统的整体性能； * * 1.3.2 运算器 功能： 处理所有的算术及逻辑运算。 通常称为ALU(算术逻辑单元) 特点： 采用二进制数据进行运算； 运算器一次可以处理的数据位数称为机器字长； 机器字长一般为8、16、32、64位，机器字长直接决定着运算的精度和能力； 运算器主要由ALU和各类通用寄存器构成。 运算器结构示意图演示 * * 1.3.3 存储器（1/2） 功能：保存所有的程序和数据。 特点： 二进制形式保存程序和数据； 存储器是按存储单元组织的，读写存储单元必须给出单元地址； 相关的概念 存储元：用于保存一位0/1二进制数据的物理器件； 存储单元：能够保存一个字数据的器件，由若干个存储元构成； 单元地址：能区分每一个存储单元的编号，一般从0开始编号； 存储容量：一个存储器所能保存的二进制信息的总量。 注意：不同系统中的存储器组织方式并不一定相同； * * 1.3.3 存储器（2/2） 存储器的分类： 外存（辅助存储器） 磁盘存储器、光盘存储器； CPU不可直接访问； 内存（主存储器） 半导体存储器； CPU