计算机原理（一）、计算机的抽象与技术

决定程序性能的主要因素

程序的算法--------数据结构和算法设计
创建程序和编译成机器指令的软件-----------编译原理
计算机各部位的执行效率------------计算机原理、操作系统

计算机的层次结构

指令系统是软、硬件的交界面。

一次程序到电子信号的过程

计算机内部就是逐条读取内存中的二进制指令流并执行。程序的执行过程就是周期地、重复地进行取指令、执行指令的过程。

存储程序原理

将设计好的程序同数据一样，采用二进制的形式存储在机器中，计算机自动高速的逐条取出指令并执行。

计算机组成

处理器

功能：执行程序

组成：控制单元+数据通路（DataPath）

控制单元：对指令进行译码，产生控制信号

数据通路：执行指令。核心是ALU（算术逻辑单元）+寄存器（Register）

存储器

功能：存储程序或者数据

组成：

内存：Cache（缓存）+Main Memory（主存）

外存：磁盘/固态、光盘等

输入输出

功能：各种信息的输入和输出

组成：I/O控制器+I/O设备

计算机性能评价

指标：

可以分为以下两类：

响应时间、执行时间、等待时间

吞吐率（单位时间完成任务的总量）、带宽

比较计算机性能时，要注意在同等条件下比较。

CPU执行时间

用于评价cpu的性能

其中CPI指的是：每条指令的评价时钟周期数。

另外，以上三个元素之间是相互影响的。比如改变时钟周期会影响执行同一条指令的CPI。

参考资料

https://www.icourse163.org/learn/NUDT-359002#/learn/content?type=detail&id=1214703812&cid=1218669582