系统概述 概念与性能

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https://blog.csdn.net/weixin_45792450/article/details/109314693

冯诺依曼计算机模型

1. 计算机由运算器、存储器、控制器和输入输出部分组成
2. 指令和数据用二进制表示，两者在形式上没有差别
3. 指令和数据存放在存储器中，按地址访问
4. 指令有操作码和地址码两个部分组成，操作码指定操作性质，地址码指定操作数位置
5. 采用"存储程序"方式进行工作

该模型是计算机组成原理的基本轮廓，后续的学习基本由此深入展开。

现代计算机中：

数据库管理系统是系统软件，数据库系统是应用软件

CPU包含运算器和控制器，CPU与内存合称为理论上的主机(与常说的主机相比还缺少一些部件)

输入输出设备又称I/O设备或者外部设备，比如打印机，键盘等等

算术逻辑单元ALU与控制单元CU是CPU的核心部件

存储常识

计算机中的指令与数据均以二进制形式存储，类似：00011001

存储一个0或者1称为1位，记为1bit(比特)

存储8个比特称为1字节，记为1byte(字节)

CPU一次能处理数据的位数称为机器字长，相应单位为字(word)

一般来说，32位系统中1个字等于4字节，即：1 word = 4 bytes，同理可推64位系统

常见存储单位：字节(B)，千字节(KB)，兆字节(MB)，吉字节(GB)，太字节(TB)

换算：1024=2^10

1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB

内存的MAR,MDR

MAR:内存地址寄存器，存放访问存储单元的地址

MDR:内存数据寄存器，存放访问存储单元的数据

内存的MAR,MDR与CPU密切配合，协同工作

各种字长

• 机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU内的寄存器位数有关
• 存储字长：存储器有关存储单元所存储的二进制位数，与存储器中MDR位数一致
• 指令字长：计算机指令字的位数
• 数据字长：计算机数据存储占用的位数

早期计算机的这几个字长均一样，现代计算机这几个字长可不一样。

性能指标

作业：需要计算机进行处理解决的特定任务(粗略可以这样理解)

响应时间：从提交作业到完成作业所花费的时间

吞吐量：一定时间间隔内完成的作业数

CPU时间：除去等待与执行其他程序时间，CPU真正花在一个程序上的时间

时钟周期：为计算机一个时钟周期的时间，通常是处理器时钟，为时间分配最小单位

时钟频率：时钟周期的倒数

CPI：执行每条指令所需要的平均时钟周期数

机器周期：又称CPU周期，是指完成一个基本操作所需要的时间，通常由多个时钟周期组成

指令周期：是指CPU从内存中取出一条指令需要的时间

MIPS：Milion Instruction Per Second，百万指令每秒，即每秒执行多少指令，单位是百万

相关计算公式：

CPU时间 = 指令数 * CPI * 时钟周期 = (指令数 * CPI)/时钟频率

MIPS = 指令数/执行时间 = 时钟频率/CPI