Chapter 1. 计算机系统概述

公式与性质

• 计算机的功能部件包括：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

• 运算器的核心是算术逻辑单元 Arithmetic and Logic Unit, ALU) ，运算器还包括累加器 ACC ，乘商寄存器 MQ ，操作数寄存器 X ，变址寄存器 IX ，基址寄存器 BR 等通用寄存器，以及程序状态字寄存器 PSW 。

• 控制器等核心是控制单元 Control Unit, CU ，控制器还包括程序计数器 Program Counter, PC ，指令寄存器 Instruction Regiser, IR 。

• 系统吞吐量主要取决于主存储器的存取周期。

• CPU 执行时间 = CPU 时钟周期数 / 主频 = (指令条数 \times CPI) \div 主频

• MIPS = 指令条数 \div ( 执行时间 \times \ 10^6 ) = 主频 \div ( CPI \times \ 10^6 )

• 在 CPU 中， IR、MAR、MDR对各类程序员都是透明的。

• 数量级	表示存储容量时	表示速度时
  K(Kilo)	2^{10}	10^3
  M(Million)	2^{20}	10^6
  G(Giga)	2^{30}	10^9
  T(Tera)	2^{40}	10^{12}
  P(Peta)	2^{50}	10^{15}
  E(Exa)	2^{60}	10^{18}
  Z(Zetta)	2^{70}	10^{21}

概念

• 多媒体 CPU 是有 MultiMedia eXtensions, MMX 技术的处理器，MMX 指令集是一种单指令流多数据流的串行处理指令。

• 算术/逻辑运算单元 74181ALU 可完成 16 种算术运算功能和 16 种逻辑运算功能。

• 机器字长越长，数的表示范围越大，计算精度越高。

考点

• 冯·诺依曼工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行命令。

• CPU （中的控制器）区分指令与数据的依据是指令周期的不同阶段。

• ALU 输入端速度使用锁存器比使用多路选择器慢，寄存器组速度使用高速小存储器比使用独立寄存器慢。

  使用锁存器需要额外的控制电路；使用高速小存储器需要更复杂的地址映射与读写控制。