一、计算机系统概述

本章导览

共 3 个小节：计算机发展历程、计算机系统层次结构、计算机的性能指标

本章重点

• 冯·诺依曼结构五大部件：运算器、控制器、存储器、输入 / 输出设备；核心是存储程序
• 系统层次：高级语言 → 汇编 → 操作系统 → 指令系统（机器级）→ 微指令
• 性能指标：主频、CPI、MIPS、FLOPS

计算机发展历程

关键点

• 四代：电子管（ENIAC）→ 晶体管 → 集成电路 →（超）大规模集成电路
• 摩尔定律：集成度约每 18 个月翻一番
• 趋势：体积↓、速度↑、容量↑、价格↓

计算机系统层次结构

关键点

• 核心 CPU = 运算器（ALU）+ 控制器（CU）；存储器分主存与辅存，CPU 只能直接访问主存
• 多级层次：微指令 → 机器语言 → 操作系统 → 汇编 → 高级语言，上层屏蔽下层细节

计算机硬件的基本组成

各个硬件的工作原理

关键点

完成取值操作后 PC++。 被乘数放在 X 里，乘数放在 MQ 中。 被加数放在 ACC 里，加数放在 X 中。

计算机系统的多级层次结构

计算机的性能指标

关键点

• 核心公式：CPU 执行时间 = 指令条数 × CPI / 主频
• 主频、CPI、MIPS、FLOPS（衡量浮点性能）
• 易错：MIPS 不能跨不同指令集比较