计算机层次结构

简单层次结构

计算机: 软件 + 硬件
软件=应用软件+系统软件

计算机层次结构

计算机性能指标(容量+速度)

容量

总容量 = 存储单元个数 × 存储字长(bit)
1Byte = 8bit
∴ 总容量 = 存储单元个数 × (存储字长/8)Byte

存储体               MAR地址寄存器
存储单元个数 2^n 和译码器对应地址线n条

n个二进制可以表示出多少种不同的状态?
n=1 0,1                        2^1
n=2     00,01,10,11          2^2
......
n=10         ...                    2^10         K
n=20         ...                    2^20         M
n=30         ...                    2^30         G
n=40         ...                    2^40         T

速度

机器字长/存储字长/指令字长

研究对象:ALU
引入概念:
机器字长:计算机进行一次整数运算,所能处理的二进制数据的长度位数
(最多能同时处理多少位) = 内部寄存器大小计算精度
区别:
存储字长: 存储单元所存储的二进制单元的长度位数
指令字长: 指令中所包含的二进制长度位数
一般 指令字长是存储字长的整数倍 ,指令字长和存储字长都是字节的整数倍

CPU时间周期/主频/CPI/指令耗时/CPU执行时间

CPU时间周期:最小的时间单元
主频(CPU时间频率) = 1/CPU时间周期

CPI :执行一条指令,所需时钟周期数目
该指令耗时 = CPI ×CPU时钟周期

CPU执行时间 = ∑CPI ×CPU时间周期 =平均CPI ×指令总条数 ×CPU时间周期

数据带宽

数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数

吞吐量: 系统在单位时间内处理请求的数量 ,主要取决于主存的存储周期
(影响CPU取指令速度,信息输入内存的速度)

响应时间:用户向计算机发送请求,系统对请求作出相应并执行指令后的整个过程 等待时间