//2021.02.01
计算机组成课程
第一章 计算机系统概论
1.1 计算机系统简介
1、现代计算机的多态性
物联网：将感应器嵌入到各个物体中形成物理系统的信息网，与互联网连接形成智慧物联网
超级计算机：天河-2号，tiaitan-Gray XK7 :（1）计算cores内核数；（2）浮点运算性能20PFlops（千万亿次/秒浮点运算）
2、计算机系统可以分为两大部分：硬件部分和软件部分
（1）硬件：计算机实体（看得见，摸得着的）：主机，外设，鼠标，显卡，硬盘，主板，主存贮器等；
（2）软件：各类具有特殊功能的信息或者程序组成；
3、计算机软件主要分为系统软件和应用软件
（1）系统软件：主要用来管理整个计算机系统，给计算机使用者提供交互界面，方便计算机使用者使用
主要包括：
①语言处理程序（高级语言需要通过计算机的编译语言支持编译成为可执行程序才可以让计算机硬件进行执行）
②操作系统
③服务性程序：计算库等
④数据库管理程序
⑤网络软件
（2）应用软件：按照某一特定的需要而写的一些特定程序：比如游戏，qq软件等
4、硬件和软件之间的关系：
（1）硬件进行了相对的封装，为软件提供了底层的接口，比如指令器；
（2）软件可以利用硬件提供的接口完成能够实现一定功能的软件
（3）应用软件处理系统软件，系统软件管理计算机硬件
5、计算机系统复杂性处理的方法：抽象，计算机系统按照物理层进行抽象可以抽象为9层
6、机器语言：01的二进制代码，直接进行对实际计算机机器进行操作，不需要翻译
7、汇编语言：符号语言，与机器语言一一对应，需要进行汇编语言的翻译，翻译为机器语言，再对计算机机器进行操作
8、高级语言：高级语言的执行需要变易语言对其进行编译和解释，成为汇编语言，然后再翻译为机器语言，再对其进行实际机器的操作和执行
9、高级语言——>汇编语言——>操作系统——>机器语言——>微指令
10、计算机组成：计算机概论—总线—存储器—I/O—数字运算—CPU—控制单元—指令系统
1.2 计算机的基本组成
1、冯诺依曼结构：计算机是存储结构计算机，数字与程序都是以二进制的方式存储在计算机中，这种结构称之为冯诺依曼结构
2、冯诺依曼结构计算机的组成特点：
（1）冯诺依曼结构计算机的组成五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
（2）指令和数据是以同等的地位存储在存储器中
（3）指令和数据都是用二进制数来进行表示
（4）指令由操作码和地址码两大部分组成
（5）存储程序（核心特点）
（6）以运算器为中心
3、CPU：运算器和控制器
4、I/O：辅助存储+输入输出设备
5、主机：CPU+主存
计算机=主机（CPU+主存）+I/O（辅存+输入输出设备）
6、层次化（hierachy）+规则化（regularity）+模块化（Modularity）=复杂系统的处理方式（3Y模式）
7、存储器的构成：MAR（存储地址寄存器）+MDR（存储数据寄存器）
8、MQ（乘商寄存器）：用来存储乘数和商
9、运算器的基本结构：X—ALU—ACC—MQ
10、控制器的功能：
（1）解释指令
（2）保证指令的按序执行
1.3 计算机硬件的技术指标
计算机硬件的主要技术指标
（1）机器字长：CPU一次能够处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关。越长运算越快，性能越好
（2）运算速度：
①主频：主频越高，可能意味着一般处理速度越快，但是主频不直接决定处理速度，还与时钟周期有关；
②核数 和每个核支持的线程数目：越高越好，支撑的线程数越多越好
③CPI：执行一条指令所需的时钟周期数目
④MIPS：每秒执行的百万条指令数目
⑤吉普森法：计算每条指令需要计算的时间
⑥FLOPS：每秒进行得到浮点运算次数
（3）存储容量：存放二进制信息的总位数
①主存容量：
1）存储单元的个数x存储字长（MAR 10XMDR8=2^10x8=1Kx8位）
2）字节数：位数为13位 ：2^13b=1KB 1B=8b 2^21=256KB
②辅存容量：字节数：80GB 2^30B=1G