计算机系统概论
计算机是实现某些逻辑、数学运算的工具(并非一定由程序所控制)。
模拟:无限个值,连线(无法改变),电压,精度低
电子:有限个值,大部分程序控制,精度高
专用(快)/通用(适应)
电子管-》晶体管-》集成电路
nmos,1导通,pmos,0导通
机器字长代表一次性处理的位数,即运算器的宽度,及其寄存器的宽度
吞吐量B/s,表示处理速度(处理多少数据)
响应时间:输入后多久完成得出结果
利用率,实际使用时间/总时间
总线宽度:一次性可以传输的二进制长度
带宽:单位时间读出的数据量,B
主频/时钟周期(主频的倒数):每秒钟输出的主时钟数,即进行这么多次计算
CPI(cycle per instruction/平均的指令花费的周期数)
MIPS(millions instruction per second)
冯·诺伊曼型计算机
五大部件:输入输出,控制,存储,计算
程序存储在存储器中并顺序执行
以运算器为中心
现代计算机是以存储器为中心
系统总线:连接各种的部件
控制器:操作码和操作数
适配器:将输入输出设备与总线相连接
手编程序:手动编译二进制码
软件实际上就是控制信号
五大层级:
高级语言 软件层
汇编语言 软件层
操作系统 混合层
上面层级被成为虚拟机
下面是物理机
一般机器 硬件层//微程序是一组控制信号
微程序设计 硬件层
软件和硬件都能实现所有的逻辑
固件是硬件,功能是软件
计算机系统结构:计算机系统结构是程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能属性。
系统结构是计算机系统的软硬件界面(功能描述)
组成是计算机系统结构的逻辑实现.
计算机实现是计算机组成的物理实现.
系列机:系统结构相同但组成不同
高级的能运行在低级的上,但低级的不一定能原封不动的运行在高级机上
模拟:虚拟机的指令用宿主机来解释(软件)
仿真:用宿主机的微程序来解释(硬件)
设计的时候要即兼顾软件也要兼顾硬件,所以从中间开始设计,即指令集。
设计的原则:1.常用的要快,衡量:改进前用的时间/改进后用的时间
改进后的时间=原时间((1-Fe)(不可改进的占比+改进的部分占比*改进的效果=新的改进部分在源程序中的占比)