计算机架构由cpu决定吗 机算机架构

1.1计算机系统简介

计算机的软硬件概念

计算机系统

• 硬件

• 计算机的实体部分

• 软件

• 由具有各类特殊功能的程序组成

软件分类

• 系统软件

• 用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行

• 应用软件

• 各种应用程序

计算机系统的层次结构

虚拟机M4：高级语言机器

• 用编译程序翻译成汇编语言程序

虚拟机M3：汇编语言机器

• 用汇编语言翻译成机器语言程序

虚拟机M2：操作系统机器

• 用机器语言解释操作系统

虚拟机M1：机器语言机器

• 用微程序解释机器指令

虚拟机M0：微指令系统

• 由硬件直接执行微指令

计算机组成和计算机体系结构

计算机体系机构

• 程序员所见到的计算机系统的属性，概念性的结构与功能特性

计算机组成

• 如何实现计算机体系结构所体现的属性

1.2计算机的基本组成

冯诺依曼计算机的特点

计算机由五大部件组成

• 运算器

• 用来完成算数逻辑运算

• 控制器

• 解释存储器当中的指令，并发出各种操作命令来执行指令

• 存储器

• 存放数据和程序

• 输入设备

• 如键盘、鼠标等

• 输出设备

• 如打印机、显示器等

指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访

指令和数据用二进制表示

指令由操作码和地址码组成

存储程序

以运算器为中心

计算机的硬件框图

硬件

• 运算器ALU
• 控制器CU
• 存储器

• 主存
• 辅存

• 输入设备
• 输出设备

计算机的工作步骤

主存储器

• 操作码

• 计算机执行的各种操作

• 地址码

• 表示参加运算的数在存储器中的位置

• 每个存储单元的编号叫地址号，主存储器按地址存取
• 存储器地址寄存器MAR

• 存放欲访问的存储单元的地址

• 存储器数据寄存器MDR

• 存放代码，字长跟存储字长相等

运算器

• 累加器（ACC）
• 乘商寄存器（MQ）
• 操作数寄存器（X）
• 算数逻辑单元（ALU）
• 存储器数据寄存器MDR

控制器

• 取指令

• 程序计数器 PC

• 用来存放当前欲执行指令的地址

• 分析指令

• 指令寄存器 IR

• 存放当前的指令

• 执行指令

• 控制单元 CU

• 用来分析当前指令所需要完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象

I/O

• 接收CU发出的各种控制命令，完成相应操作

1.3计算机硬件的主要技术指标

机器字长

指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关

字数越长，机器运算速度越快

运算速度

主频

核数，每个核支持的线程数

吉普森法，即将每条指令所用的时间乘于他们在全部操作中所占的百分比得出的结果相加

CPI，执行一条指令所需要时钟周期数

MIPS 每秒执行百万条指令（与指令的复杂程度，逻辑运算有关）

FLOPS 每秒浮点数运算次数

存储容量

存储器的容量包含主存容量和辅存容量

主存容量指主存中存放的二进制代码的总数

MAR反映存储单元的个数

MDR位数反映存储字长