计算机组成原理基础知识预备

发布于:2022-12-03 ⋅ 阅读:(895) ⋅ 点赞:(0)

冯诺依曼模型:运算器、控制器、存储器、输入和输出。

冯诺依曼模型以运算器为中心,现代计算机与存储器为中心。

CPU(中央处理器)包括 运算器 和 控制器。

运算器至少包括3个寄存器(ACC、X、MQ)和一个算术逻辑单元(ALU)。

控制器包括程序计数器(PC) 、指令寄存器(IR)、控制单元(CU)。

主存储器(主存、内存即运行内存)包括 存储体、数据寄存器(MDR)和地址寄存器(MAR)。

PC存取当前欲执行指令的地址。

IR存取当前的指令。

MDR可以存取存储体中的数据,也可以存取指令

这里的主机和平常我们所说的主机不一样。

辅存指硬盘之类的。主机不包括硬盘。


存储字长、指令字长、机器字长的理解

存储字长:主存中存储体的一个存储单元 二进制代码的位数。每一次存储单元都有一个地址号

存储字长与MDR(数据寄存器)的大小相等,地址的长度与MAR(地址寄存器)的大小相等。

指令字长:单指令的长度。

指令:操作码(OP) 和 地址码(数据地址)。

由于指令和数据都由存储单元地址号来反应,因此取一条指令和去一个数据可以视为完全相同的操作。

机器字长:CPU一次能处理数据的位数。

eg. 64位机,地址总线长度为64位,机器字长为64位,存储字长一般为8位,指令字长为存储字长的整数倍关系。


计组课程中 采用 MIPS汇编语言,MIPS系统结构,MIPS指令集。

MIPS 寻址方式是 按字节(8位)寻址

寄存器大小是32位,字的大小是32位


绪论:

一、性能

响应时间(执行时间): 完成某任务需要的总时间,包括硬盘访问、内存访问、I/O活动、操作系统开销和CPU执行时间等。

吞吐率(带宽): 单位时间内完成的任务数量。

CPU 时间(CPU执行时间):程序本身花费的时间,不包括等待I/O或者运行其他程序的时间(用户感受到的是响应时间,而不是CPU时间)。包括 用于用户程序的时间 和 操作系统为用户服务花去的CPU时间(用户CPU时间/系统CPU时间,不同之处在于时间是花在用户空间还是内核空间上。 用户CPU时间是运行程序代码(或库中的代码)的处理器所花费的时间; 系统CPU时间是代表程序在操作系统内核中运行代码所花费的时间。)


二、CPU时钟

时钟周期:一个时钟持续的时间

时钟频率: 每秒包含的时钟周期数

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