计算机概述

计算机重要的硬件部件

1）冯・诺依曼机的特点

（1）计算机由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
（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（现代计算机以存储器为中心）。

2）主存储器

（1）主存储器的组成

① 存储体：数据在存储体内按地址存储。
② MAR（存储地址寄存器）：MAR 位数反映存储单元的个数。
③ MDR（存储数据寄存器）：MDR 位数等于存储字长。

（2）相关概念

① 存储元：即存储二进制的电子元件，每个存储元可存储 1 bit。
② 存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码。
③ 存储字：存储单位中二进制代码的组合。
④ 存储字长：存储单元中二进制代码的位数。
⑤ 1 字节（Byte） = 8 bit ，1 B = 1 个字节，1 b = 1 位进制。

3）运算器

（1）运算器的组成

① ACC（累加器）。
② MQ（乘商寄存器）。
③ X（通用的操作数寄存器）。
④ ALU（算术逻辑单元）。

（2）相关概念

4）控制器

（1）控制器的组成

① CU（控制单元）：分析指令，给出控制信号。
② IR（指令寄存器）：存放当前执行的指令。
③ PC（程序计数器）：存放下一条指令地址，有自动加 1 的功能。

（2）硬件工作过程

初始时指令和数据存入主存， PC 指向第一条指令，从主存中取出指令放入 IR 中，PC 自动加 1 ，CU 分析指令并发出控制信号来控制其他部件来执行指令。

计算机的性能指标

1）存储器的性能指标

（1）存储器的容量 = 存储单元个数 × 存储字长 (bit) = 存储单元个数 × 存储字长 (8)

（2）相关概念

① n 位二进制可表示2ⁿ 种状态， 例如：2 位二进制可表示 4 种状态：00，01，10，11

②2⁰=1，2¹=2，2²=4，2³=8，2⁴=16，2⁵=32，2⁶=64，2⁷=128，2⁸=256，2⁹=512，2¹⁰=1024

③ 在存储容量相关题中：(1K = 2¹⁰)，(1M = 2²⁰)，(1G = 2³⁰)，(1T = 2⁴⁰)

在与时间相关（如传输速率）题中：(1K = 10³)，(1M = 10⁶)，(1G = 10⁹)，(1T = 10¹²)

2）CPU 的性能指标

（1）CLK ：

（2）CPU 主频（时钟频率）=

（3）CPI ：执行一条指令所需的时钟周期数；

（4）IPS ： 每秒执行的指令条数

（5）FLOPS ：每秒执行的浮点运算次数；

（6）执行一条指令的耗时 = CPI × CPU 时钟周期；

（7）CPU 执行时间（整个程序的耗时）