计算机原理相关知识-概述

清疚 2023-02-11 04:46 85阅读 0赞

# 计算机原理概述 #

## 发展历程 ##

*  第一代：电子管时代（用延迟线，磁鼓存储信息）
 *  第二代：晶体管（磁芯存储器，开始使用高级语言，如Fortran）
 *  第三代：中小规模集成电路（半导体存储器，有了分时操作系统）
 *  第四代：超大规模集成电路（微处理器出现）

## 系统组成 ##

*  运算器：计算机的执行不见，用于对数据进行加工处理，ALU（核心）完成算术和逻辑运算
 *  控制器：计算机指挥中心，由其控制各部件自动协调地进行工作
 *  存储器：计算机的存储部件，用于存放程序和数据
 *  输入设备：将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机
 *  输出设备：将计算机处理的结果以某些形式输出

### 性能指标 ###

*  机器字长：计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数
 *  数据通路带宽：数据总线一次所能并行传递信息的位数
 *  主存容量：主存储器所能存储信息的最大容量
 *  运算速度：
    
     *  吞吐量：系统在单位时间内处理请求的数量，取决于主存的存储周期
     *  响应时间：从用户提交请求到系统首词产生响应并获得其所需结果的时间
     *  时钟周期：节拍脉冲或T周期，CPU中最小的时间单位
     *  主频：机器内部主时钟的频率，时钟周期的倒数
     *  CPI：执行一条指令所需的时钟周期数
     *  CPU执行时间：运行一个程序所化的时间，取决于1、主频 2、CPI 3、指令条数
     *  MIPS：每秒执行多少百万条指令=主频/CPI
     *  FLDPS：每秒执行多少次浮点数运算，分为MFLOPS和GFLOPS等；

## Q: 机器字长，指令字长，存储字长的区别和联系？ ##

机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数，机器字长一般等于内部寄存器的大小，它决定了计算机的运算精度；  
指令字长：一个指令字中包含的二进制代码的位数；  
存储字长：一个存储单元存储的二进制代码的长度；  
它们都必须是字节的整数倍。  
指令字长一般取存储字长的整数倍，若指令字长等于存储字长的2倍，则需要2次访存来取出一条指令，因此取指令周期为机器周期的2倍；若指令字长等于存储字长，则取指周期等于机器周期。

我们一般说的64位操作系统是指：为64位架构的计算机而设计的操作系统，它一次可以处理64位的二进制数据。  
注意：64位机器既可以使用64位操作系统，也可使用32位操作系统，但是32位机器只能使用32位操作系统，不能使用64位操作系统