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| 计算机组成与体系结构:计算机系统概论 [2026/03/02 13:24] – [1.5.2 按规模分类] 张叶安 | 计算机组成与体系结构:计算机系统概论 [2026/03/02 13:28] (当前版本) – [1.7 本章重点总结] 张叶安 | ||
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| 行 310: | 行 310: | ||
| **数字计算机** | **数字计算机** | ||
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| 处理离散的数字量，精度高、通用性强。现代计算机大多是数字计算机。 | 处理离散的数字量，精度高、通用性强。现代计算机大多是数字计算机。 | ||
| **模拟计算机** | **模拟计算机** | ||
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| 处理连续的物理量，如电压、电流等。运算速度快但精度较低，现已很少使用。 | 处理连续的物理量，如电压、电流等。运算速度快但精度较低，现已很少使用。 | ||
| **混合计算机** | **混合计算机** | ||
| + | |||
| 结合数字计算机和模拟计算机的优点，用于特定应用领域。 | 结合数字计算机和模拟计算机的优点，用于特定应用领域。 | ||
| 行 323: | 行 326: | ||
| **解答**：冯·诺依曼体系结构的主要特点有： | **解答**：冯·诺依曼体系结构的主要特点有： | ||
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| （1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成； | （1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成； | ||
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| （2）采用存储程序原理，程序和数据存放在同一存储器中； | （2）采用存储程序原理，程序和数据存放在同一存储器中； | ||
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| （3）指令和数据采用二进制表示； | （3）指令和数据采用二进制表示； | ||
| + | |||
| （4）指令由操作码和地址码组成； | （4）指令由操作码和地址码组成； | ||
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| （5）以运算器为中心（早期）。 | （5）以运算器为中心（早期）。 | ||
| 行 334: | 行 342: | ||
| **解答**： | **解答**： | ||
| - | 时钟周期 = 1 / 主频 = 1 / (3 × 10^9) 秒 | + | |
| - | 每条指令执行时间 = 4 × 时钟周期 = 4 / (3 × 10^9) 秒 | + | $时钟周期 = 1 / 主频 = 1 / (3 × 10^9) 秒$ |
| - | 运算速度 = 1 / 每条指令执行时间 = (3 × 10^9) / 4 = 750 × 10^6 指令/秒 = 750 MIPS | + | |
| + | $每条指令执行时间 = 4 × 时钟周期 = 4 / (3 × 10^9) 秒$ | ||
| + | |||
| + | $运算速度 = 1 / 每条指令执行时间 = (3 × 10^9) / 4 = 750 × 10^6 指令/秒 = 750 MIPS$ | ||
| **例题3**：说明计算机系统层次结构中各层的主要功能。 | **例题3**：说明计算机系统层次结构中各层的主要功能。 | ||
| **解答**： | **解答**： | ||
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| 第0层数字逻辑层：实现基本逻辑运算和存储功能； | 第0层数字逻辑层：实现基本逻辑运算和存储功能； | ||
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| 第1层微体系结构层：实现指令的具体执行过程； | 第1层微体系结构层：实现指令的具体执行过程； | ||
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| 第2层指令系统层：定义计算机的指令集合，是软硬件接口； | 第2层指令系统层：定义计算机的指令集合，是软硬件接口； | ||
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| 第3层操作系统层：管理软硬件资源，提供用户接口； | 第3层操作系统层：管理软硬件资源，提供用户接口； | ||
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| 第4层汇编语言层：机器语言的符号化表示； | 第4层汇编语言层：机器语言的符号化表示； | ||
| + | |||
| 第5层高级语言层：接近自然语言的程序设计语言； | 第5层高级语言层：接近自然语言的程序设计语言； | ||
| + | |||
| 第6层应用层：面向用户的各种应用软件。 | 第6层应用层：面向用户的各种应用软件。 | ||
| 行 352: | 行 371: | ||
| **核心概念：** | **核心概念：** | ||
| - | - 冯·诺依曼体系结构的五大部件和存储程序原理 | + | |
| - | - 计算机系统的层次结构 | + | |
| - | - 硬件系统的主要组成部分 | + | - 计算机系统的层次结构 |
| - | - 软件系统的分类 | + | - 硬件系统的主要组成部分 |
| + | - 软件系统的分类 | ||
| **关键知识点：** | **关键知识点：** | ||
| - | 1. 计算机发展的四个阶段及其特点 | + | |
| - | 2. CPU、存储器、输入输出设备的功能 | + | - 计算机发展的四个阶段及其特点 |
| - | 3. 字长、主频、运算速度、存储容量等性能指标 | + | |
| - | 4. 系统软件与应用软件的区别 | + | |
| - | 5. 指令的取指、译码、执行过程 | + | |
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| **学习要点：** | **学习要点：** | ||
| - | - 理解冯·诺依曼体系结构的核心思想及其对现代计算机的影响 | + | |
| - | - 掌握计算机各组成部分的功能和相互关系 | + | - 掌握计算机各组成部分的功能和相互关系 |
| - | - 了解计算机系统的层次结构及其意义 | + | - 了解计算机系统的层次结构及其意义 |
| - | - 熟悉计算机的主要性能指标及其含义 | + | - 熟悉计算机的主要性能指标及其含义 |
| **思考题：** | **思考题：** | ||
| - | 1. 为什么说存储程序原理是冯·诺依曼体系结构最核心的思想？ | + | |
| - | 2. 现代计算机与早期冯·诺依曼计算机相比有哪些改进？ | + | - 为什么说存储程序原理是冯·诺依曼体系结构最核心的思想？ |
| - | 3. 计算机系统的层次化设计有什么优点？ | + | |
| - | 4. 如何综合评价一台计算机的性能？ | + | |
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张叶安