计算机组成与体系结构
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计算机发展历程
发展阶段 | 时间 | 硬件技术 | 速度（次/秒） |
第一代 | 1946-1957 | 电子管计算机时代 | 40000 |
第二代 | 1958-1964 | 晶体管计算机时代 | 200000 |
第三代 | 1965-1971 | 中小规模集成电路计算机时代 | 1000000 |
第四代 | 1972-1977 | 大规模集成电路计算机时代 | 10000000 |
第五代 | 1978-现在 | 超大规模集成电路计算机时代 | 100000000 |
结构
- 冯诺依曼结构：由运算器、控制器、存储器、输入、输出五部分组成，以运算器为中心
- 计算机层次结构：应用程序-高级语言-汇编语言-操作系统-指令集架构层-微代码层-硬件逻辑层
分类
单指令单数据流：冯诺依曼体系结构
单指令多数据流：向量处理器
多指令单数据流：不存在
多指令多数据流：多处理器
基本概念
- 机器字长：CPU一次能够处理数据的位数，与CPU中寄存器位数有关
- 存储字长：存储器中一个存储单元（存储地址）所存储的二进制代码位数，与MDR位数油罐，数据总线
- 指令字长：计算机指令字的位数
- 数据字长：计算机数据存储所占用的位数
- 总线宽度：总线上能够同事传输的数据位数，即数据总线的根数
- 总线带宽：单位时间内总线上传输数据的位数，通常每秒传输的字节数来衡量
- 总线宽度=总线工作评率*(总线宽度/8)
- 主存带宽：数据传输率
- 总线传输周期：一次总线操作所需的时间（申请、寻址、传输、结束），由若干总线时钟周期构成
- 总线时钟周期：
- CPU时钟周期：主拍脉冲或T周期，为主频的倒数
- 吞吐量：单位时间内数据输出数量
- 响应时间：从事件开始到事件结束的时间
- MIPS：每秒百万条指令
- MFLOPS：程序中浮点数的运算次数