計算機組成原理知識點（第一章）

第一章 計算機系統概論

1. 計算機的分類

2. 計算機的發展簡史

1. 計算機的五代變化：電子管計算機、晶體管計算機、中小規模集成電路計算機、大規模和超大規模集成電路計算機、巨大規模集成電路計算機。
2. 摩爾定律：每18個月，集成電路的性能將提高一倍，而其價格將降低一半。（另一種表述方法：每過10年計算機系統性能將會增加100倍，通訊帶寬也會提高100倍，而花費的資金不會增加）。
3. 處理機字長：處理及運算器中一次能夠完成二進制數運算的位數。
4. 總線寬度：CPU中運算器與存儲器之間的數據總線寬度。
5. 存儲單元：以8位二進制作爲一個存儲單元，也就是一個字節。每個單元有一個地址，是一個整數編碼，可以表示爲二進制整數。
   存儲元：以1位二進制數作爲一個存儲元，若干個存儲元組成一個存儲單元。
6. 存儲器容量：存儲器所能存儲二進制數據的位數。
   
7. 存儲器帶寬：單位時間內從存儲器讀出的二進制數信息量，一般用字節數/秒錶示。
8. CPI:表示每條指令週期數，即執行一條指令所需的平均時鐘週期數
   CPI = 某程序總的CPU時鐘週期數 / 該程序包含的指令條數
9. MIPS：每秒百萬指令數，即單位時間內執行的指令數；
   MIPS = 指令數 / (程序執行時間*10^6)
10. FLOPS：每秒百萬次浮點操作數，衡量機器浮點操作的性能
    FLOPS = 程序中的浮點數操作次數、程序執行時間(s)

3. 計算機的硬件

1. 計算機系統：
2. 馮諾·依曼機構以運算器爲中心，現代微機結構以存儲器爲中心。
3. 運算器：處理所有的算術及邏輯運算。通常稱爲ALU(算術邏輯單元)
4. 存儲器:
   • 分爲內存，外存;
   • 兩個與主存相關的寄存器：
     MAR(存儲器地址寄存器)：接收由CPU送來的地址信息；
     MDR(存儲器數據寄存器)：作爲外界與存儲器之間的數據通路。
5. 控制器：
   • 功能：根據所要執行指令的功能，按順序發出各種控制命令，協調計算機 各個部件的工作；
   • 工作週期：
     取值週期：取指令的一段時間；
     執行週期：執行指令的一段時間；
   • 相關概念
     數據字：該字代表要處理的數據；
     指令字：該字爲一條指令；
     指令流：取指週期中，從內存讀出的信息流；
     數據流：執行週期中，從內存讀出的信息流。