导图社区 计算机组成原理（第四版） 第1章 概论
计算机组成原理第4版的课本知识点梳理，适用于考试复习，此为第一章内容
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第1章 概论
1.1 计算机的基本概念
计算机类型
信号类型
数字计算机
处理数字信号的计算机
模拟计算机
处理模拟信号的计算机
适合求解微分方程等，应用范围较窄
通用性
通用计算机
各行业和各种工作环境种都能使用的计算机
结构较专用计算机复杂，价格更高
如个人计算机PC
专用计算机
负责某种单一事务的计算机
结构简单，可靠性高，价格便宜
如控制轧钢过程种的轧钢控制计算机
性能规模
微型机
如个人电脑
小型机
大型机
超级计算机
1.2 计算机的诞生和发展
冯洛伊曼体系
计算机硬件
运算器
控制器
存储器
输入设备
输出设备
设计思想
信息采用二进制表示
采用存储程序的工作方式
计算机发展历程
第一代，电子管计算机
第二代，晶体管计算机
第三代，中小规模集成电路计算机
第四代，大规模和超大规模集成电路计算机
1.3 计算机系统的组织
硬件系统
概述
随着计算机技术的发展，计算机硬件系统的组织结构已经发生了许多重大的变化，在冯洛伊曼就体系上做了许多改进
计算机硬件系统的基本组成
中央处理器CPU
冯洛伊曼体系中的“运算器”和“控制器”的结合产物
CPU被集成在一块芯片上，构成微处理器
CPU的主要功能是读取并执行指令，并产生相应的控制信号
寄存器
高速缓存Cache
内存
外存
输入/输出设备
总线
接口
典型的硬件系统结构及其特点
“南-北”桥经典架构
北桥芯片组
主要负责与CPU，内存，显卡等高速设备的互交，南桥芯片组直接连接在北桥上
南桥芯片组
外存，网卡，声卡，USB总线，SATA总线等低速处理设备
软件系统
系统软件
功能描述
负责系统任务的调度和管理
提供程序的运行环境和开发环境
向用户提供各种系统级服务
......
分类
操作系统OS
负责管理和控制计算机系统的硬件资源、软件资源和运行的程序
操作系统是用户和计算机之间的接口，为用户提供了软件的开发环境和运行环境
一般组成
处理机调度
存储管理
设备管理
文件系统
作业调度
语言处理程序
将程序翻译成二进制代码指令
解释处理
边翻译，边执行
编译处理
先翻译，后执行
数据库管理系统
各种服务性支撑软件
各种标程序库
应用软件
硬件、软件功能划分与逻辑等价
对于用户而言，硬件软件在功能上具有逻辑等价性
硬件软化
软件硬化
1.4 计算机的特点与性能指标
性能指标
基本字长
基本字长是指处理器中参加一次定点运算的操作数的位数，如8/16/32/64位等
基本字长影响计算的精度和硬件的成本，以及执行指令的速度
外频
外频也叫外部频率或基频，有时也称为系统时钟频率
是指主板上的振荡器输出的时钟频率，也是计算机中一切硬件部件工作时所依据的基准时钟信号
外频经过倍频系数放大后用作计算机中各部件的工作频率，如CPU，内存，各类总线等
CPU的综合性能
CPU主频
指CPU内核的工作频率
有时也叫“CPU的时钟频率”
CPU主频 = 外频 × 倍频系数
每秒执行指令数IPS
IPS也是单位，有时也用更大的单位，如MIPS，GIPS
平均每条指令的时钟周期CPI
每秒执行定点/浮点运算的次数
CPU的功耗
数据通路宽度与数据传输率
数据通路宽度
指数据总线一次能并行传输的数据位数
CPU内部数据通路宽度
一般与CPU基本字长相同
CPU外部数据通路宽度
（两者可能相同，也可能不同）
数据传输率DTR
数据传输率也叫比特率，是指单位时间内信道的数据传输量，基本单位是bps
在计算机或网络学科中，常常用带宽来表示数据传输率
DTR = D/T = W × f （bps）
D表示数据的传输量，T表示数据传输时间
W表示数据通路的宽度（8/16/32/64位...），Wf表示工作频率
存储容量
外部设备与软件配置
