计算机组成原理知识点 第一章 计算机系统概述

本章内容主要通过选择题和填空题进行考察，在考试中总体占比较小。

考纲要求：计算机系统层次结构，包括计算机硬件的基本组成、计算机软件的分类；性能指标，包括主频（CPU时钟周期）、运算速度（CPI、CPU执行时间、MIPS、MFLOPS）等。

计算机的分代

第一代   电子管计算机
第二代  晶体管计算机
第三代  小、中规模集成电路（SSI，MSI）计算机
第四代  大、超大规模集成电路（LSI，VLSI）计算机

计算机的系统层次结构

 现代计算机的组成原理均是由冯诺依曼提出的以程序存储为核心的通用电子计算机体系结构原理构建。计算器不同与计算机之处在于，计算机的解题步骤即程序是在执行过程中由人工临时编制和控制执行的。

计算机系统主要由硬件系统和软件系统组成。操作系统是硬件和软件的接口。硬件系统由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备以及将它们连结为有机整体的互联结构组成；软件是计算机的运行程序的相应的文档。（运算器+控制器=CPU，CPU+主存储器=主机，I/O设备又称外部设备）。计算机系统层次结构中，指令系统是软/硬件的交界面

    运算器是进行数据处理即执行运算和逻辑运算的部件 由算数逻辑单元，内部总线，通用寄存器组，锁存器标志寄存器和移位器组成。

    存储器分为主存储器（主存）和辅助存储器（辅存或外存储器），其中主存储器是存放程序和数据的部件。计算机的程序通常存放在辅存，只是程序被启动后其指令和数据才被装入主存。内存储器由存储体，选址系统，读写系统，存储时序控制线路构成。

  控制器是计算机的管理机构和指挥中心，它协调计算机的各部件自动地工作。计算机有两种类型的控制器，即组合逻辑控制器和微程序控制器。组合逻辑控制器主要由指令控制部件，地址形成部件，定时部件和微操作控制部件组成（指令控制部件由程序计数器（PC），指令寄存器（IR），指令译码器（ID）组成）。

互连结构 现代计算机通常采用总线（BUS）互连结构。南北桥结构是主板控制芯片组的一种基本结构，其中北桥芯片是CPU与内存，显卡等设备联系的桥梁，南桥芯片则主要用来与I/O设备进行通信。

计算机软件的分类

系统软件：操作系统、编译程序、文件系统

应用软件：Word等

计算机编程语言可分为3大类：机器语言、汇编语言和高级语言

计算机的性能指标

吞吐量 是指信息流入、处理和流出系统的速率。主要取决于主存的存储周期。

响应时间 是指从提交作业到该作业得到CPU所响应的时间。响应时间越短，吞吐量越大。

主频 是机器内部主时钟的频率，是衡量机器速度的重要参数。例如：主频为8MHz，则可以计算出时钟周期为

CPU周期 是机器周期，通常用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。

CPU时钟周期 是CPU中最小的 时间单位。

CPI 执行一条指令所需要的时钟周期数。

MIPS 每秒可执行百万条指令数。

MFLOPS 每秒百万次浮点运算。

 

 

补充：

经典和现代计算机结构的区别

早期经典的冯诺依曼计算机结构以运算器为中心。由于输入输出设备速度慢，并且传输操作都需要通过运算器，导致计算机效率不高，因此现代计算机结构已经转化为以存储器为中心