计算机系统的组成ppt,计算机软件系统介绍ppt

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-04-28 16:46:27

计算机系统概述1.计算机硬件的基本构成

“存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器,然后按其在存储器中的地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结束。

早期冯·诺依曼计算机的特点

  1. 计算机由五大部件组成
  2. 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
  3. 指令和数据用二进制表示
  4. 指令由操作码和地址码组成
  5. 存储程序
  6. 以运算器为中心

现代计算机则是以存储器为中心的结构

存储器是计算机的存储部件,用来存放程序和数据,存储器分为主存和辅存。CPU能直接访问的存储器是主存

存储单元:每个存储单元存放一串二进制代码
存储字(word):存储单元中二进制代码的组合
存储字长:存储单元中二进制代码的位数
存储元:即存储二进制的电子元件,每个存储元可存1bit

地址寄存器(Memory Address Register,MAR),有效访存地址
数据寄存器(Memory Data Register,MDR),用于暂存从存储器读写信息

MAR的位数放映存储单元的个数,例:MAR=4位:共有个存储单元
MDR的位数=存储字长,例:MDR=16位,1个字=16bit

用于实现算术运算,逻辑运算,包括

ACC: 累加器,用于存放操作数,或运算结果。
MQ: 乘商寄存器,在乘、除运算时,用于存放操作数或运算结果。
X: 通用的操作数寄存器,用于存放操作数
ALU: 算术逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算

CU:控制单元,分析指令,给出控制信号
IR:指令寄存器,存放当前执行的指令
PC:程序计数器,存放下一条指令地址,有自动加1功能

1.1.2 计算机软件的分类

系统软件:保证计算机系统高校、正确运行的基础软件,通常作为系统资源提供给用户使用,主要有操作系统(OS),数据库管理系统(DBMS),语言处理程序,分布式软件系统,网络软件系统,标准库程序,服务性程序等

应用软件:用户为解决某个应用领域中各类问题而编制的程序

数据库管理系统(DBMS)是系统软件,数据库系统(DBS)是应用软件

翻译程序:把高级程序语言源程序翻译成机器语言程序的软件,包括编译程序和解释程序

编译程序:将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序,而后再执行机器语言程序(只需翻译一次)

解释程序:将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句,并立即执行。紧接着再翻译下一句(每次执行都要翻译)

汇编程序:将汇编语言源程序翻译成机器语言程序

1.1.3 计算机系统的多级层次结构1.2 计算机性能指标1.2.1 存储器的性能指标

总容量=存储单元个数×存储字长bit=存储单元个数×存储字长/8 Byte

Eg:MAR为32位,MDR为8位,总容量= 232 * 8 bit = 4GB

1.2.2 CPU的性能指标

CPU主频:CPU内数字脉冲信号振荡的频率。
CPI(Clock cycle Per Instruction):执行一条指令所需的时钟周期数

Eg:某CPU主频为1000Hz,某程序包含100条指令,平均来看指令的CPI=3。该程序在该CPU上执行需要多久?

∗ ∗(/)= .

IPS(Instructions Per Second ):每秒执行多少条指令
FLOPS(Floating-point Operations Per Second):每秒执行多少次浮点运算

1.2.3 系统整体的性能指标

数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数(各硬件部件通过数据总线传输数据)

吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量。它取决于信息能多快地输入内存,CPU能多快地取指令,数据能多快地从内存取出或存入,以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。

响应时间:指从用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。通常包括CPU时间(运行一个程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间)。

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