文章目錄
- 一、 計算機系統概述
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- 1.1 計算機發展曆程
- 1.2 計算機系統層次結構
- 1.3 計算機的性能名額
一、 計算機系統概述
1.1 計算機發展曆程
程式設計語言：
唯一可以在計算機硬體上直接執行的語言：機器語言
解釋程式翻譯一句執行一句，邊翻譯邊執行，如Python；
由進階語言轉化為彙編語言的過程叫做編譯，如C/C++；
1.2 計算機系統層次結構
計算機的組織結構
計算機組成框圖：
CPU包含運算器和控制器；
其中運算器包含ALU（算術邏輯單元）、通用寄存器、ACC（累加器）、MQ（乘商寄存器）、X（操作數寄存器）、IX（變址寄存器）、BR（基址寄存器）、PSW（程式狀态存儲器）
其中控制器包含PC（程式計數器）、IR（指令寄存器）、CU（控制單元）等；
IR用來存放目前指令，OP（IR）->CU，分析指令并發出各種微操作指令序列；
Ad（IR）->MAR來取操作數。
CPU+主存=主機；外設主要為外存+I/O裝置
計算機系統的層次結構：
馮諾依曼機的基本工作方式是控制流驅動方式，其特點是按位址通路并順序執行指令；
CPU按照指令周期的不同階段區分存儲器中的指令和資料；
軟體和硬體在功能上可以實等效的，但不能說是等價的；
CPU包括位址寄存器、指令寄存器（IR）、通用寄存器，不包括位址譯碼器。
運算器包括狀态寄存器（PSW）、資料總線、ALU，不包括位址寄存器。
MAR的位數=位址碼長度=PC的位數=有 個存儲單元；
MDR的位數=存儲長度。
MAR與MDR是存儲器的一部分，現代卻放在CPU中
三種語言之間的關系：
編譯程式是把進階語言源程式轉換成機器語言程式（目标代碼）的軟體，翻譯程式主要分為兩種：
OS、DBMS、編譯程式、連接配接程式均屬于系統軟體；DBS不是系統軟體。
相聯存儲器既可以按照位址尋址，又可以按照内容尋址。
1.3 計算機的性能名額
各類字長位數彙總：
MAR的位數=位址碼長度=PC的位數=有 個存儲單元；
MDR的位數=存儲字長。
n位CPU指的是CPU一次能處理的資料的位數=MDR的位數=處理器的位數
IR位數=指令字長
微指令寄存器位數=微指令字長
機器字長：即計算機的位數，指計算機能一次性直接處理的二進制資料的位數（=内部寄存器位數），決定了計算機的運算精度；
存儲字長：一個存儲單元存儲的二進制代碼的位數（=MDR的位數），位元組的整數倍；
指令字長：一條指令包含的二進制代碼位數（=内部寄存器的位數）；
資料字長：資料總線一次能并行傳輸的位數，可以不等于MDR的位數
寄存器由觸發器構成；
IR指令寄存器對使用者是完全透明的；
CPU主頻指的是CPU使用的時鐘脈沖頻率，CPI是執行一條指令平均使用的CPU時鐘周期數；
CPU的CPI與時鐘頻率（可以加快指令的執行速度）無關，與系統結構、指令集、計算機組織有關。
相容指計算機軟體或硬體的通用性，通常在同一系列不同型号的計算機間存在。
決定計算機精度的主要技術是計算機的字長；
常用公式：
MIPS=主頻/CPI；1/MIPS為平均指令周期；時間=I*CPI/主頻；
幾種程式的差別與聯系：
CPU中IR、MAR、MDR對各類程式員透明。