考研计组chap1计算机系统概述

一、计算机发展历程(不考了)

了解即可

二、计算机硬件的基本组成 3

1.五个部分

（1）输入设备

（2）控制器

（3）运算器

（4）（主）存储器

dis 主存 vs 辅存。

主存就是内存，辅存指硬盘，so辅存不存在于主机内

（5）输出设备

2.冯诺依曼机

以运算器为核心，首次提出"存储程序"思想

3.现代计算机

以存储器为中心，cpu = 运算器+控制器

三、各部分硬件 4

1.主存

存储体、MAR、MDR

2.运算器

ALU、X、ACC、MQ

3.控制器

CU、IR、PC

4.工作过程

eg：int a = 2 b = 3 c = 1 y = 0

mian{ y = a * b + c;}

对应底层计算机的各步骤

逐步解析：

step1：

初始的时候PC = 0

#1：(PC)->MAR （PC告诉MAR我要取0号地址） (MAR) = 0 

ATTN:此时PC++  ，PC=  1

#3：M(MAR)->MDR ，MDR = 000001 0000000101(取指令)

#4：（MDR）->IR，(IR) = 000001 0000000101,将当前要执行的指令给到IR

#5：OP(IR)->(CU),CU =   000001（操作码）,CU分析操作码是要进行"取数"操作

#6：Ad(IR)->(MAR),MAR = 0000000101 = 5 ,到5去取data 

#8：M(MAR)->(MDR) =  2 （a）

#9：M(MDR) ->ACC = 2 (ACC) = 2

[Summary]#1~#4取指令，#5分析指令，#6~#9取数操作(执行指令)

step2: 初始PC = 1,ACC =2

#1~#4相同，都是取指令

#5：CU分析是"乘法"指令

#8：M(MAR) -> MDR =  b = 3

 #9:M(MDR)->(MQ ) = b = 3

#10: (ACC)->(X) = a = 2

#11 : CU ->ALU 告诉ALU进行乘法，并存到ACC中

[Summary] 

step3:初始PC = 2，ACC = 6

#1~#4相同

#5：CU分析是"加法"操作

#6~#8取c = 1

#9:（MDR） -> (X )  = c = 1

#10:CU->ALU 告诉ALU执行加法操作,ALU将X与ACC相加并放入ACC中

step4：PC =3，ACC = 7

#1~#4相同，取指令

#5 CU分析，是写操作

#8 :(IR)->MAR = 8 告诉MAR要进行操作的地址

#7: （ACC）->MDR = 7  将ACC中的值移动到MDR中

#8: MAR告诉主存我要对8号地址值进行修改

#9：MDR写入8号主存 y =7

step5:初始：PC = 4

#1~#4相同

#5： CU分析是"停机"操作 ，接下来就是OS的事了，OS进行中断or系统调用进行停机

四、计算机系统的层次结构 6

五、计算机软件 5

1.两类软件

系统软件+应用软件

2.三个级别的语言

高级语言、汇编语言、机器语言

dis：翻译 vs 解释

解释是一条一条指令进行机器语言转换，且边编译边执行，速度慢

翻译是把整个文件全部编译为二进制文件

3.软件和硬件逻辑功能的等价性

同一个功能既能用硬件完成，也能用软件完成，在逻辑上完成的功能相同

4.指令集体系结构(ISA)

因为硬件软件完成各有利弊，ISA总结了什么用硬件完成，什么用软件完成最优，且包含实现功能的步骤以及实现的功能

六、计算机系统的工作原理 7

1.存储程序

在程序运行之前，将全部指令的data放入主存

2.翻译的四个过程(以C语言文件为eg)

预处理、编译、汇编、链接

3.指令执行过程的描述

eg:看前面的eg

七、计算机的性能指标

目录

一、计算机发展历程(不考了)

二、计算机硬件的基本组成 3

1.五个部分

（1）输入设备

（2）控制器

（3）运算器

（4）（主）存储器

（5）输出设备

2.冯诺依曼机

3.现代计算机

1.主存

2.运算器

3.控制器

4.工作过程

​编辑

​编辑

​编辑

四、计算机系统的层次结构 6

五、计算机软件 5

1.两类软件

2.三个级别的语言

3.软件和硬件逻辑功能的等价性

4.指令集体系结构(ISA)

六、计算机系统的工作原理 7

1.存储程序

2.翻译的四个过程(以C语言文件为eg)

3.指令执行过程的描述

七、计算机的性能指标

1.主存储器

2.CPU

（1）时钟周期

（2）主频

（3）CPI(Cycle Per Instruction)

（4）CPU执行时间

（5）IPS(Instruction Per Second)

（6）FLOPS

3.else

（1）数据通路宽度

（2）吞吐量

（3）响应时间

（4）基准程序

4.常用数量单位

（1）存储单位：kMGTPEZ = (10^3)^i  i表示第几位

（2）速度、频率：KMGT = (2^10)^i  i表示第几位

---

1.主存储器

MAR的位数反应存储单位的数量

MDR反应存储单元的大小

存储容量  = (2^MDR )* MAR bit 

2.CPU

（1）时钟周期

指令执行的min单位，所有指令执行时间都是时钟周期的整数倍

（2）主频

单位时间内有多少个时钟周期  

主频 = 1 / 时钟周期

（3）CPI(Cycle Per Instruction)

1条指令需要多少个时钟周期

（4）CPU执行时间

n * CPI * 时钟周期(n表示指令条数)

（5）IPS(Instruction Per Second)

每秒执行多少条指令

IPS = 主频 / CPI

推导:

1 / 1条指令执行的时间 = 1/ CPI * 周期 

（6）FLOPS

单位时间执行浮点数运算的次数

3.else

（1）数据通路宽度

数据总线一次传输data的位数

（2）吞吐量

单位时间响应的次数

（3）响应时间

从发出请求到回应花费的时间

（4）基准程序

测试计算机计算性能的app or 程序

4.常用数量单位

（1）存储单位：kMGTPEZ = (10^3)^i  i表示第几位

1kb = 10^3b 1Mb = 10^6b ```

（2）速度、频率：KMGT = (2^10)^i  i表示第几位

1Kb/s = 2^10b/s 1Mb/s = 2^20b/s

dis : 字节 1B (Byte) = 8b(bit) 比特