第一章 计算机系统概论
典型的冯诺依曼计算机是以运算器为中心的,现代的计算机已转化为以存储器为中心。
五大部件:输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器
运算器和控制器–>CPU
M.M主存储器
CPU内部
ALU:算术逻辑单元
CU:控制单元(CU控制AU,IO设备也受CU控制)
设某机的指令字长为16位,操作码6位,地址码10位
运算器包括三个寄存器(往往有寄存器组)和一个ALU
ACC(累加器)、MQ(乘商寄存器)、X(操作数寄存器)
为了实现按地址访问的方式,主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR
MAR:Memory Adress Register存储器地址寄存器
用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数
MAR为10位,则有1024个存储单元,记为1K
MDR:Memory Data Register存储器数据存储器
位数欲存储字长相等
早期计算机的存储字长一般和机器的指令字长与数据字长相等,访问一次主存可以取一条指令或一个数据
为了指令和数据字长的可变性,长度由字节的个数来表示。
控制器
程序计数器PC
用来存放当前欲执行指令的地址,他与主存的MAR之间有一条直接通路,具有自动加1的功能,可以自动形成下一条指令的地址
指令寄存器IR
用来存放当前的指令,内容来自贮存的MDR
OP(IR)-> CU :IR中的操作码送至CU,用来分析指令
Ad(IR)-> MAR:地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR
控制单元CU
用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列
存储容量
存储容量=存储单元个数*存储字长
MAR16位,有2^16=65536个存储单元
MDR32位,有65536*32=2^21=2M位=2^18B=256KB
1M=2^20
1G=1KM=2^30
运算速度
吉普森Gibson法
综合考虑每条指令的执行之间以及他们在全部操作中所占的百分比
MIPS(Million Instruction Per Second)作为计量单位,每秒执行百万条指令
2MIPS:某机器每秒能执行200万条指令
CPI(Cycle Per Instruction)执行一条指令所需的时钟周期(主频的倒数)数
FLOPS(Floating Point Operation Per Second)每秒浮点运算次数来衡量运算速度