一共三篇，一是硬件结构，二是中央处理器CPU，三是控制单元。可以分为三个部分来学习
第一篇 概论
第一章 计算机系统简介
1.1计算机系统简介
1.1.1 计算机的软硬件
传感器->手机->笔记本->pc->大型计算机hpc
1.1.2计算机系统的层次结构
一、五层次
硬件：微指令系统(微程序机器）：硬件直接执行->
硬件：机器语言（实际机器）：用微指令来解释机器语言->
软件：操作系统DOS功能：用机器语言来解释操作系统->
软件：汇编语言(虚拟机器)：用汇编程序翻译成机器语言程序->
软件：高级语言（编译程序、解释程序）：用编译程序翻译成汇编语言程序
编译程序：把一整个程序一次性翻译成机器语言再一下子执行。
解释程序：解释一条语言就执行一条语言
1.1.3计算机组成和计算机体系结构
计算机体系结构：程序员所见到的计算机系统的属性，概念性的结构与功能特性（指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理）
计算机组成：如何实现计算机体系结构所体现的属性（具体指令的实现）
1.2计算机的基本组成
1.2.1冯诺依曼计算机的特点
一、概念：是存储程序型的计算机
二、 特点
1、五大组成部分：运算器ALU，控制器CU，存储器(主存、辅存），I/O设备
2、指令和数据以同等地位（混合存储）存放在存储器当中，可以按地址寻访
3、指令和数据都是二进制表示的
4、指令由操作码和地址码组成
5、程序是存储在存储器中的
6、以运算器为核心
1.2.2计算机的硬件框图
一、冯诺依曼型的（以运算器为核心）
实线是数据，虚线是控制和反馈
二、现代计算机（以存储器为核心）
系统复杂性管理的方法：3Y
-层次化：将被设计的系统划分为多个模块
-模块化：有明确定义的功能和接口
-规则性：符合国际标志，模块更容易被重用
1.2.3计算机的工作步骤
一、存储器的基本组成
MAR：存储器地址寄存器，反映存储单元的个数；
MDR：存储器数据寄存器，反映存储字长
存储体-存储单元-存储元件 存储字，存储字长 按地址寻址
二、运算器
1、运算器的基本组成：三个寄存器（ACC累加器、MQ乘商寄存器、X操作数寄存器）和一个算术逻辑单元ALU
2、具体运算过程
三、控制器
1、控制器的基本组成：
程序计数器PC，用来存放当前要执行的指令地址，与MAR直接相连，且可以自动加一形成下一条要执行的指令的地址；
指令寄存器IR，用来存放指令，其内容来自于主存MDR。IR中的操作码送给CU，记作OP(IR)→CU；地址码送给MAR，记作Ad(IR)→MAR
控制单元CU：发出各种控制命令
2、控制器的三个阶段：取指阶段、分析阶段、执行阶段
四、I/O
包括I/O设备和相应的接口
1.3计算机硬件的主要技术指标
1.3.1 机器字长
指CPU一次能处理的数据的位数，与CPU的寄存器位数有关；一般等于内部寄存器的位数；一般选为字节（8位）的整数倍
注意机器字长、指令字长和存储字长的关系
1.3.2存储容量
包括主存容量和辅存容量
主存容量是指主存中存放二进制代码的位数，其中MAR的位数反映了存储单元的个数，MDR的位数反映了存储字长，二者相乘就能表示存储容量了。
1.3.3运算速度
（1）吞吐量和响应时间
吞吐量：单位时间内处理请求的数量，主要取决于主存的存取周期
响应时间：从发出请求到请求响应的时间
（2）主频和CPU时钟周期
主频（CPU时钟频率）：机器内部主时钟的频率，衡量机器速度的重要参数，同一型号的机器，主频越大速度越快。
CPU时钟周期：主频的倒数，CPU中的最小时间单位，执行指令的每一个动作至少需要一个时钟周期
（3）CPI：执行一条指令需要的时钟周期（机器主频的倒数）；对于一台机器来说，指的是所有指令的CPI的平均。
（4）CPU执行时间：执行一个程序所花费的时间；=CPU时钟周期数/主频=（指令条数*CPI）/主频
即：CPU的性能（CPU执行时间来体现），取决于指令条数、CPI和主频。
（5）MIPS：每秒执行多少百万条指令
（6）XFLOPS（浮点运算次数每秒）
M：106 G：109 T：1012 P：1015 E：1018 Z：1021
补：
- 数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数，是指外部的数据总线宽度，与CPU内部的数据总线宽度可能不同。
- 基准程序：专门用来进行性能评测的一组程序
- 几个专业术语 1）系列机。2）兼容。3）软件可移植性。4）固件。
京公网安备 11010502036488号