计算机组成与结构第1章_计算机系统概论.ppt

* * 1.2.2 半导体存储器的发展 20世纪50~60年代，磁芯存储器 价格昂贵，体积大，破坏性读出 1970年，半导体存储器 价格更加昂贵，体积小，非破坏性读写 1974年之后，半导体存储器 价格不断降低，体积不断减少，读写速度更快。 有关存储器的介绍详见第3章 * * 1.2.3 微处理器的发展 20世纪70年代的处理器 4004 ? 8008 ? 8080 ? 8086 ? 8088 20世纪80年代的处理器 80286 ? 386TM DX ? 386TM SX ? 486TM DX 20世纪90年代的处理器 486TM SX ? Pentium ? Pentium Pro ? Pentium II ? Pentium Ⅲ 21世纪00年代后的处理器 Pentium 4 ? Pentium D? ? Core ? Core 2 ? Intel Core i 至强（Xeon） ? Itanium ? Itanium 2? Itanium 3 * * * * * * * * Core I7 Itanium 2 * * 1.2.4 计算机的性能指标（1/3） 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。 响应时间 从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来表示。 利用率 在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。 处理机字长（机器字长） 处理机运算器中一次能够完成二进制运算的位数，如32、64位； 机器字长与系统数据总线宽度具有一定的相关性。 * * 1.2.4 计算机的性能指标（2/3） 总线宽度 一般指运算器与存储器之间的数据总线宽度。 存储器容量 存储器中所有存储单元的总数目。 存储器带宽 单位时间内从存储器读出的二进制信息量，一般用字节数/秒表示。 主频/时钟周期 CPU主时钟的频率——主频；其倒数为CPU的时钟周期(T周期)。 * * 1.2.4 计算机的性能指标（3/3） CPU的运算速度 CPU执行时间：CPU执行一般程序所占用的CPU时间； CPI：执行一条指令所需的平均时钟周期数； MIPS：每秒百万指令数，即单位时间内执行的指令数； MFLOPS：每秒百万次浮点操作数，衡量机器浮点操作的性能。 其他的性能指标 存储器的读写速度、IO的数据传送率、带宽的均衡性…… * * 1.3 计算机的硬件 1.3.1 硬件的组成要素 使用算盘计算y=ax+b-c 行数 解题步骤和数据 说明 1 取数 （9）→算盘 （9）表示第9行的数a，下同 2 乘法 （12）→算盘 完成 a ● x , 结果在算盘上 3 加法 （10）→算盘 完成 ax＋b, 结果在算盘上 4 减法 （11）→算盘 完成 y＝ax＋b－c, 结果在算盘上 5 存数 y→13 算盘上的y值记到第13行 6 输出 把算盘上的y值写出给人看 7 停止 运算完毕，暂停 8 10 b 数据 11 c 数据 12 x 数据 13 y 数据 9 a 数据 纸 ---------- 存储器 算盘 ---------- 运算器 笔 ---------- 输入/输出设备 人 ---------- 控制器 * * 冯·诺依曼机的特点 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； 存储程序并按地址顺序执行； 冯·诺依曼机的核心设计思想，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、控制器和片内的高速缓存，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，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。 * * 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：