计算机组成原理基础的一些概念

Posted 2021-03-09 ygjzs

初次接触硬件相关的知识，还作为一门核心专业课，毕竟以前接触的大部分都是软件相关的。所以还是有些迷惑的，在此记录一下一些基本概念，一来方便复习，二来引起自己的重视

计算机的吞吐量：

计算机系统的吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率。它取决于信息能够多快地输入内存,CPU能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备。这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。由于上述原因,采用双端口存储器可以增加主存的有效速度

响应时间

响应时间是指完成一个任务的全部时间，包括磁盘访问时间、存储器访问时间、I/O访问时间等。在多道程序时，CPU在一个程序处于I/O等待时会转去执行另外一个程序，这样就会减少等待时间

利用率　

表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。

处理机字长　
指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。字长越长，表示计算的精度越高

总线宽度　

一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。

存储器容量

存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。　　其中K=210，M=220，G=230，T=240，B=8位（1个字节）。　存储器容量越大，记忆的二进制数越多。

存储器带宽

存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示

主频/时钟周期　　

CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位是MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。例如Pentium系列机为60MHz～266MHz，而Pentium 4升至3.6GHz。　主频的倒数称为CPU时钟周期（T），即T=1/f，度量单位是微秒、纳秒

CPU执行时间　

表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间，可用下式计算：CPU执行时间 ＝ CPU时钟周期数 × CPU时钟周期长

冯·诺依曼体系结构
计算机组成原理讨论的基础就是冯·诺依曼的计算机，其基本设计思想就是存储程序和程序控制，具有以下特点：
（1）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。
（2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可以修改的。
（3）数据以二进制数码表示。
（4）指令由操作码和地址码组成。
（5）指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器（PC）指明要执行的指令所在单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件改变。
（6）机器以运算器为中心，I/O设备与存储器间数据传送都通过运算器。