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HongLI3
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docs/计算机组成原理.md

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@@ -25,6 +25,12 @@
2525
- 小型机:具有区别 PC 及其服务器的特有体系结构,还有各制造厂自己的专利技术,有的还采用小型机专用处理器。高可靠性、高可用性、高服务性,年宕机时间只有几小时。
2626
- 工作站(workstation)
2727
- 微型机:即个人计算机
28+
- 目前流行的分类
29+
- 个人计算机
30+
- 个人移动设备
31+
- 服务器(包括超级计算机)
32+
- 云计算
33+
- 嵌入式计算机
2834

2935
## 冯诺依曼结构
3036

@@ -66,4 +72,88 @@ CPU具有 PC,用于存放即将执行的指令的储存单元的地址,顺
6672
凡是由硬件实习的功能,同样可以用软件实现,反之亦然。虽然软件是一个无形的逻辑实体,硬件是一个有形的物理实体,但它们在逻辑上是等价的。
6773

6874
早期计算机,为了降低造价,只让硬件实现较为简单的操作,较复杂的功能则由软件实现,这就是所谓的“硬件软化”。
69-
随着 VLSIC 技术的发展,原本明显地在一般机器级通过编制程序实现的操作(如整数乘除法指令、浮点计算指令、处理字符串指令等)改为直接由硬件完成。于是出现了“软件硬化”。计算机的软硬件界限模糊了。
75+
随着 VLSIC 技术的发展,原本明显地在一般机器级通过编制程序实现的操作(如整数乘除法指令、浮点计算指令、处理字符串指令等)改为直接由硬件完成。于是出现了“软件硬化”。计算机的软硬件界限模糊了。
76+
77+
## 计算机系统的硬件组成
78+
79+
### CPU
80+
81+
CPU是计算机硬件系统的核心部件,由运算部件、寄存器组、控制器组成,它们通过CPU内部总线交换信息。
82+
83+
运算部件完成算数运算(定点数运算、浮点数运算)和逻辑运算。
84+
85+
寄存器存放数据信息和控制信息。
86+
87+
py控制器从主存中读取机器指令,经过分析译码,产生控制信号来控制各个部件。
88+
89+
或者说数据通路是执行单元的集合,例如执行数据处理操作的算术逻辑单元、乘法器、寄存器和总线。它与控制单元一起组成中央处理器(CPU)。
90+
91+
### 存储器
92+
93+
高速缓存(CaChe):为了提升CPU的存取速度,在CPU核心与主存之间设置的速度很快,容量较小的存储器。用来存放当前正在使用的程序和数据。
94+
CaChe 的地址总与主存某一区间的地址相映射。CPU 总是首先访问高速缓存,如未找到,再访问 RAM。Cache 常集成在 CPU 内部,称为片内 CaChe。与之相对,也存在片外 CaChe。
95+
96+
主存(RAM):存储CPU需要的信息(指令和数据)。主存的每个存储单元都有固定的地址,CPU可以按地址直接访问,主存在机内,所以又称为内存。
97+
98+
外存(ROM):外存常位于主机之外,又称辅助存储器。用来存放大量需要联机保存,但CPU暂不使用的程序与数据。
99+
需要使用时,CPU 并不直接按地址访问他们,而是按文件名将他们从 ROM 中调入 RAM
100+
101+
### 总线、接口、I/O 设备
102+
103+
总线:一组能被多个部件分时共享的信息传送线。现代计算机普遍采用总线结构,即用一组总线将 CPU、存储器和 I/O 设备连接起来。
104+
各部件通过这组总线交换信息,任何时刻只允许一个部件或设备向总线发生信息,否则会引起信息碰撞,但允许多部件同时接收。
105+
106+
系统总线:地址总线、数据总线、控制总线的统称。地址总线用来传输 CPU 或 I/O 设备给 RAM 的地址码。数据总线用来传输 CPU、I/O 设备之间需要交换的数据。
107+
控制总线传输控制信号,如:时钟信号、CPU发出的读写命令、I/O 设备送往 CPU 的请求信号等。
108+
109+
接口: 计算机系统通常采用标准的系统总线。每种系统总线标准都规定里地址线和数据线的位数、控制线的种类和数量等。
110+
但各种 I/O 设备并不使用同一标准,为了让系统总线与各种 I/O 设备连接起来,需要在两者之间中设置 I/O 接口,起到缓冲、转换、连接等功能。
111+
112+
I/O 设备:输入设备是将各种形式的外部信息转换成计算机能识别的二进制代码,输出设备是将计算机处理后的结果转换为人们能够识别的形式输出。
113+
114+
## 计算机的软件系统
115+
116+
### 系统软件
117+
118+
操作系统
119+
120+
语言处理程序
121+
122+
数据库管理系统
123+
124+
服务性支持软件
125+
126+
### 应用软件
127+
128+
## 计算机系统的主要性能指标
129+
130+
CPU 时钟周期
131+
132+
响应时间
133+
134+
吞吐量
135+
136+
CPU 执行时间
137+
138+
CPI
139+
140+
IPS
141+
142+
FLOPS
143+
144+
机器字长
145+
146+
存储器容量
147+
148+
总线宽度
149+
150+
## 程序性能的影响因素
151+
152+
| 软件或硬件组成部分 | 该部分如何影响性能 |
153+
|----------------|-----------------------|
154+
| 算法 | 决定源码级语句的数量和执行I/O操作的数量 |
155+
| 语言、编译器和体系结构 | 决定每条源码级语句对应的计算机指令数量|
156+
| 处理器和存储系统 |决定指令执行速度|
157+
| I/O系统(硬件和操作系统) | 决定I/O操作可能的执行速度|
158+
159+
## 计算思维

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