计算机系统概述
電子計算機：
? 是一種可以存儲程序，并且通過執行程序指令，可以自動、高速、精確地對數字信息進行各種復雜處理，然后輸出運算結果的高科技智能電子設備。
五個邏輯模塊：運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備
在計算機中用數字代碼表示各種信息。
在物理機制上用數字信號表示數字代碼。
信息數字化表示的優點：
? 物理上易實現信息的表示與存儲；
? 抗干擾能力強，可靠性高；
? 數值的表示范圍大，精度高；
? 可表示的信息類型廣泛；
? 能用數字邏輯進行處理；
計算機的分類：模擬計算機和數字計算機（分為專用計算機 和 通用計算機）。
計算機的未來發展趨勢：
? 巨型化、微型化、多媒體化、網絡化、智能化
計算機系統的組織：
? 硬件：是指構成計算機系統的實體和裝置之類的有形設備，是組成計算機系統的物質基礎。
? 軟件：是指由硬件所表達的各種內在信息，包括數據和控制程序。因為他們是無形的東西，所以稱為軟件或軟設備。
主要功能部件：
? 運算器：完成兩類（算數和邏輯）運算；
? 控制器：產生控制命令（微指令），控制全機操作。
? 存儲器：存儲數據和數字化后的程序；
? 輸入/輸出設備：執行輸入/輸出信息的轉換；
? 總線：能為多個部分分時共享的一組信息傳送通路。
? 接口：在總線和各類外設之間設置的具有緩沖、轉換、連接等功能的部件。
多處理機系統結構根據處理器之間的緊密程度可以分為：
? 緊密偶合型多機系統（特點：多個組，通過系統總線構成多機系統，且有共享的全局主存儲器）、松散偶合型多機系統（多個計算節點，由通信系統連接成的多機系統，無全局的主存儲器）；
軟件系統：
? 軟件類別：系統程序（負責系統調度管理，提供運行和開發環境、各種服務，確保系統運行良好）
? 應用程序（利用計算機來解決應用問題所編寫的程序）
軟件系統層次結構:
軟件的特點：
? 易于實現各種邏輯和運算功能，但是常受到速度指標和軟件容量的制約；
硬件的特點：
? 可以高速實現邏輯和運算功能，但是難以實現復雜功能或計算，受到控制復雜性指標的制約。
計算機系統的性能指標：
機器字長：機器字長是指計算機的位數。指參與運算的數的基本位數，也就是計算機一次所能處理的二進制位數。它是由加法器、寄存器的位數決定的，所以機器字長一般等于內部寄存器的大小。字長標志著精度，字長越長，計算的精度就越高。
運算速度：
（1）吞吐量和響應時間
吞吐量是指系統在單位時間內處理請求的數量。
響應時間是指系統對請求作出響應的時 間，響應時間包括 CPU 時間（運行一個程序所花費的時間）與等待時間（用于磁盤訪問、存 儲器訪問、I/O 操作、操作系統開銷等時間）的總和。
（2）主頻和 CPU 時鐘周期
外頻：外部頻率或基頻，也叫系統時鐘頻率。
? CPU的主頻 = 外頻 * 倍頻系數；
CPU的主頻又稱為時鐘頻率，表示在CPU內數字脈沖信號振蕩的速度。
主頻的倒數就是 CPU時鐘周期，這是CPU中最小的時間元素。
每個動作至少需要一個時鐘周期。
（3）CPI，即Clock-cycle Per Instruction
CPI 是指每條指令執行所用的時鐘周期數。
（4）CPU 執行時間
CPU 的性能取決于三個要素：① 時鐘頻率；② 每條指令執行所用的時鐘周 期數；③ 指令條數 IC。
CPU執行時間 = CPU時鐘周期數/主頻 = （指令條數×CPI）/主頻；
（5）MIPS 和 MFLOPS
MIPS表示每秒執行多少百萬條指令。
MFLOPS表示每秒執行多少百萬次浮點運算。
? IPS ，每秒執行指令數；
（6）數據傳輸速率：帶寬 = 位寬 * 工作頻率/8 （B/S）
? 物理含義：單位時間內數據的傳輸量；
易混概念：
機器字長：計算機的位數。也就是計算機一次所能處理的二進制位數。一般等于內部寄存器的大小，決定了計算機的運算精度。
存儲字長：一個存儲單元的二進制代碼的位數。等于MDR的位數。
數據字長：數據總線一次能并行傳送信息的位數。
指令字長：一個指令字包含的二進制代碼的位數。
? 注意：計算PCI-E總線的帶寬時，一般還要考慮編碼方式、單雙工模式和通道路數等。
總結
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