计算机组成原理——概述
1月 04, 2019
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计算机的发展
- 第五代的计算机是通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨型计算机。
- 第六代计算机,作为计算机的核心元件不是传统的电子元件。而是更新的光电子元件、超导电子元件或生物电子元件。
- 人工智能(artificial intelligence)是计算机模拟人类的智能活动,包括感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。
- 大数据的四大特征:海量的数据规模(volume)、多样的数据类型(variety)、价值密度低(value)、快速的数据处理(velocity)。
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计算机系统的组成
一台完整的计算机应包括硬件部分和软件部分
计算机的硬件系统
- 冯·诺伊曼计算机体系结构:
存储器:存放数据和程序(按地址顺序存储)
运算器:算术运算和逻辑运算
控制器:指挥程序运行,内含程序计数器
输入设备:将信息转换成机器能识别的形式
输出设备:将结果转换成人们熟悉的形式 - 冯·诺伊曼思想:硬件系统、二进制、自动顺序执行、指令、程序
- 存储程序原理:程序设计者事先按一定要求编好程序,把它和数据一起存入存储器内,而机器能自动地按照程序执行一条条指令,这样就可以使全部运算成为真正的自动过程。
- 运算器和控制器合称 CPU。CPU 和存储器通常组装在一个主板上,合称主机。
- 计算机中有两股信息在流动:一股是控制信息,其发源地是控制器,它分散流向各个部件;另一股是数据信息,它受控制信息的控制,从一个部件流向另一个部件,边流动边被加工处理。
计算机的软件系统
- 软件按其功能分为应用软件和系统软件两大类。合称支撑软件。
计算机系统的层次结构。
- 微程序设计级:是一个实在的硬件级,它由机器硬件直接执行微指令
- 一般机器级:由微程序解释机器指令系统。硬件级
- 操作系统级:有操作系统程序实现。混合级
- 汇编语言级:提供一种符号形式的语言
- 高级语言级:面向用户,为方便用户编写程序而设置
- 一条机器语言对应一段微程序
计算机的特点、性能指标及分类
计算机的工作特点
- 快速性
- 通用性
- 准确性
- 逻辑性
计算机的性能指标
- 基本字长
指参与运算的数的基本长度,用二进制位的长短来衡量 - 主存容量
- 运算速度
用每秒能执行的指令条数来表示,单位是条/秒
MFLOPS 每秒执行百万条浮点指令条数 - CPU 处理时间