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電腦組成原理——第1章-電腦系統概論

2024-02-12教育

1.1 電腦系統簡介

1.1.1電腦的軟硬件概念

電腦系統由「 硬件」 「軟件」 兩大部份組成

「硬件」:是指電腦的實體部份,由看得見摸得著的各種電子元器件組成,如主機、外部器材

「軟件」:具有各類特殊功能的程式組成

電腦效能的好壞取決於「軟」「硬」件功能的總和

軟件分為: 系統軟件 套用軟件

系統軟件:用來管理整個電腦系統,監視服務,使系統資源得到合理排程,高效執行

套用軟件:使用者根據任務需要所編制的各種程式

1.1.2 電腦系統的階層

系統復雜性管理的方法-1

抽象 :指高級的模型,和低階的實體的相對;或者解釋為: 隱藏系統中不重要的細節

語言的發展:

1.1.3 電腦體系結構和電腦組成的區別

電腦體系結構:程式設計師所見到的電腦系統的內容、概念性的結構與功能性(指令系統、數據類別、尋址技術、I/O機理)

電腦組成:實作電腦體系結構所體現的內容(具體指令的實作) 邏輯實作

1.2 電腦的基本組成

1.2.1 馮.諾依曼電腦的特點

1. 電腦由五大部件組成 (運算器、控制器、記憶體、輸入器材、輸出器材)

2. 指令和數據以同等地位存於記憶體, 可按地址尋訪

3. 指令和數據用二進制表示

4. 指令由操作碼和地址碼組成

5. 儲存程式 ★ (具有儲存程式功能的電腦叫做馮.諾依曼電腦)

6. 以運算器為中心

1.2.2 電腦硬件框圖

馮.諾伊曼電腦硬件框圖

現代電腦硬件框圖

系統復雜性管理的方法-2 (3'y)

——層次化(Hierarchy):將被設計的系統劃分為多個模組或則子模組

——模組化(Modularity):有明確定義(well-defined)的功能和介面

——規則性(regularity):模組更容易被重用

1.2.3 記憶體

1. 記憶體結構

儲存單元個數= 24=16個

1.2.3 運算器

1. 運算器結構

2. 控制器結構

1.2.4 主機完成一條指令的過程

1. 取數

2. 存數

1.3 電腦硬件主要技術指標

1. 機器字長:CPU一次處理數據的位數;與CPU中 寄存器的位數 有關

2. 運算速度: 主頻

核數,每個核支持的執行緒數

CPI:執行一條指令所需時鐘周期

MIPS:每秒執行多少百萬條指令 million instructions per second

FLOPS:每秒浮點運算次數 float-point operation per second (更科學)

3. 儲存容量(存放二進制資訊總位數)