计算机组成原理

计算机系统概述

1. 冯诺依曼计算机的特点
   1. 采用“存储程序”的工作方式
   2. 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大设备类型
   3. 指令和数据以同等地位存储在存储器中，形式上没有任何区别，但计算机应能区分它们
   4. 指令和数据均用二进制代码表示
   5. 指令由操作码和地址码组成，操作码指出操作的类型，地址码指出操作数的地址
2. 计算机的功能部件
   1. 输入设备
   2. 输出设备
   3. 存储器
   4. 运算器
   5. 控制器
3. 计算机软件
   1. 系统软件和应用软件
   2. 三个级别的语言
   3. 软件和硬件的逻辑功能等价性
4. 计算机系统的层次结构
   1. 微程序机器层
   2. 传统机器语言层
   3. 操作系统层
   4. 汇编语言层
   5. 高级语言层
5. 计算机系统的工作原理
   1. “存储程序”工作方式
   2. 从源文件到可执行文件*
      1. 预处理阶段(pre process)
      2. 编译阶段(compile)
      3. 汇编阶段(assemble)
      4. 链接阶段(link)
   3. 指令执行过程的描述
      1. 取指令
      2. 分析指令
      3. 执行指令

计算机的性能指标

1. 计算机的主要性能指标

   1. 机器字长

   2. 数据通路带宽

   3. 主存容量

   4. 运算速度

      1. 吞吐量和响应时间
      2. 主频和CPU时钟周期
      3. CPI(Cycle per Instruction)
      4. IPS(Instruction per Second)
      5. CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频 = （指令条数/CPI）/主频
      • CPU的性能取决于三个要素：主频、CPI和指令条数
      6. MIPS(Million Instruction per Second) = 指令条数/(执行时间*$10^6$)
      7. FLOPS(Floating-point Operations Per Second)

   5. 基准程序(benchmark)