计算机组成原理

计算机组成原理

第一章 计算机系统概论

1.1计算机系统的层次结构

名称解释

性能指标

吞吐量
响应时间
总线宽度： cpu——存储器 总线二进制位数
处理机子长：一次能够完成的二进制运算位数位数
存储器容量：所有存储单元总量 单位：KB、GB、TB、MB
存储器带宽：字节数/秒
主频/时钟周期：主时钟的频率\(f\)
主频的倒数\(T\)（时钟周期）
CPU执行时间：CPU时钟周期数XCPU时钟周期数
CPI每条指令周期数=
执行某段程序所用的时钟周期数/指令数量
MIPS（单位时间执行几百万的指令）= 指令数/(执行指令的时间x\(10^6\))
FLOPS(每秒执行附点操作次数）
MDR存储容量=MAR字数x位数
MAR字数=2^位数

硬件组成

存储器组成：内存(主存储器) 外存(辅助存储器) MAR(地址寄存器)通过地址找到存储单元 MDR(数据寄存器)暂存要从存储器中读或者写的信息

控制器组成：IR(指令寄存器)

PC(程序计数器):可自动+1形成下一个指令的地址，与MAR有直接通路

CU(控制单元)

控制器控制PC获得下条指令的地址，控制ALU执行什么运算，控制读写操作

运算器：ALU(算数逻辑单元)

必备:MQ(乘商寄存器) ACC(累加器)X(操作数寄存器)

变址寄存器(IX) 基址寄存器(BR)

PSW(程序状态寄存器)

IR中的数据来自于MDR ,OP操作数进入CU分析指令执行微操作，地址码Ad进入MAR用以取操作数

冯诺依曼机：指令与数据不区分的都放在存储器中，指令由操作码与地址码组成，由控制器控制，顺序执行。

哈佛结构：指令与数据分开放置，比冯诺依曼机更快

CPU:控制器与运算器集成，与主存储器构成主机，主机外的硬件设备叫做外设

CPU与主存有三条总线：控制 数据 地址

MAR的地址直接送到地址线上，指向主存储器中存储单元

控制总线使CPU控制主存的输入输出，决定数据是数据线上读入MDR，还是从MDR输出到数据线

软件

系统软件与应用软件

三级语言

机器 汇编 高级语言

翻译程序： 汇编(汇编语言---机器语言) 解释(高级语言---机器指令) 编译(高级语言---机器语言or汇编语言)

软件和硬件的逻辑功能等价性