本章介绍计算机系统的基本组成、层次结构、程序从源代码到可执行文件的生成流程,以及常见性能指标Documentation Index
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计算机系统的基本组成
冯.诺依曼结构的基本思想
冯.诺依曼结构的基本思想
- 采用“存储程序”的工作方式
- 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 个基本部件组成
现代计算机结构
现代计算机结构

- 中央处理器
- 数据通路
- 算术逻辑单元(ALU)
- 通用寄存器组
- 控制器
- 数据通路
- 存储器
- 外部设备和设备控制器
- 总线
计算机系统层次结构
层次结构包含
层次结构包含
- 算法和程序
- 编程语言
- 语言处理系统
- 操作系统
- 指令集体系结构
- 微体系结构
编程语言
编程语言
- 高级语言
- 低级语言
- 机器级语言
- 机器语言(计算机唯一能直接识别和执行的语言)
- 汇编语言
翻译程序
翻译程序
- 汇编程序(汇编语言 -> 机器语言)
- 解释程序(高级语言 -> 逐条 -> 机器语言)
- 编译程序(高级语言 -> 整体 -> 机器语言)
程序开发与执行过程
从源程序到可执行程序
从源程序到可执行程序
计算机主要性能指标
复习这部分时,优先区分三组概念:吞吐率和响应时间、时钟周期和时钟频率、CPI 和 IPC
基本指标
基本指标
- 吞吐率:在单位时间内所完成的工作量
- 响应时间:指从作业提交开始到作业完成所用的时间
- 时钟周期:机器内部主时钟脉冲的宽度
- 时钟频率:机器内部主时钟的频率,即时钟周期的倒数
- CPI:执行一条指令所需的时钟周期数
- MIPS:每秒执行多少百万条指令
计算能力相关指标
计算能力相关指标
- MFLOPS:百万次浮点运算/秒
- GFLOPS:十亿次浮点运算/秒
- TFLOPS:万亿次浮点运算/秒
- PFLOPS:千万亿次浮点运算/秒
- EFLOPS:百亿亿次浮点运算/秒
- ZFLOPS:十万亿亿次浮点运算/秒
1s = 1000 ms = 1000000 μs = 1000000000 ns
其他指标
其他指标
- IPS:每秒执行多少条指令
- IPC:每个时钟周期运行多少条指令
- 平均指令周期:CPU 执行一条指令平均需要的时间
