Introduction aux principes de la composition informatique (version chinoise et anglaise Bai) [Mind Map] [Points de connaissances simplifiés]

Avertissement précoce: Il suffit de regarder la carte du cadre des points de connaissance, cet article ne contient pas d'explications détaillées sur des concepts spécifiques.

introduction

Histoire informatique

Matériel informatique renouvelé

• L'ère des tubes électroniques
• Transistor
• Circuits intégrés de petite et moyenne taille
• Circuit intégré à très grande échelle
• Circuit intégré à grande échelle

Des logiciels informatiques de plus en plus parfaits

• Étape du langage d'assemblage
• Étape du lot de programme
• Étape multi-utilisateurs à temps partagé
• Phase de gestion distribuée
• Réutilisation de logiciels
• Étape du service Web

Classification et application des ordinateurs

classification

• Les
  variables informatiques numériques électroniques sont des valeurs numériques discrètes

  • Ordinateur dédié

  • Ordinateur à usage général

    • classification

      • super
      • Grande
      • serveur
      • Micro-ordinateur
      • Micro-ordinateur à puce unique
      • Machine multicœur

  • Base de classification dédiée et générale

    • efficacité
    • la vitesse
    • le prix
    • applicabilité
    • Économie de fonctionnement

• Calculateur analogique électronique
  Les variables sont des quantités continues

Par rapport

• Représentation des données

  • Numéro: 0/1
  • Simulation: tension

• Calcul

  • Nombres: comptage des nombres
  • Simulation: combinaison de tension, valeur mesurée

• methode de CONTROLE

  • Numérique: contrôle de programme
  • Simulation: connexion sur le disque

• précision

  • Numéro: élevé
  • Simulation: faible

• Capacité de stockage

  • Chiffres: gros
  • Simulation: petit

• Jugement logique

  • Chiffres: forts
  • Simulation: aucune

application

• Calcul scientifique
• Contrôle automatique
• Mesure et test
• Traitement d'informations

Caractéristiques de l'ordinateur et indicateurs de performance

Fonctionnalités

Indice de performance 1

Performance générale

• Débit

  • La quantité d'informations traitées dans un certain intervalle de temps

• Temps de réponse

  calcul de la vitesse

  • L'entrée est valide - le temps entre le moment où la réponse est générée

• Taux d'utilisation

  • Le pourcentage de temps réellement utilisé dans un intervalle de temps donné

Indice de performance 2

Processeur lié

• Longueur de mot du processeur

  • Le nombre de chiffres binaires complétés en même temps dans l'unité arithmétique 32/64

• Fréquence principale

  • Fréquence d'horloge du processeur

    Autrement dit, la fréquence d'horloge principale F
    est mesurée en MHz et en GHz (Gigahertz), qui est notre capacité de mémoire principale

    • Fréquence principale = FSB * facteur de multiplication

• Périmètre de temps

  • Cycle d'horloge du processeur

    Réciproque de la fréquence principale T = 1 / f us ns métrique.
    Par exemple, la
    vitesse du réseau est liée à la fréquence d'horloge mais différente de celle du processeur. La vitesse du réseau d'horloge est mesurée par la bande passante: la quantité d'informations transmises dans un le temps unitaire est le débit

Indice de performance 3

Bus + mémoire

• Largeur du bus

  • (CPU <-> mémoire)
    Le nombre de chiffres binaires du bus interne interconnecté 32/64

• Bande passante du bus

  Le câble réseau est en fait un bus externe, donc il y a aussi une bande passante.WIFI
  est sans fil en utilisant la bande passante de la bande de fréquence sans fil.

  • La quantité d'informations binaires transmises par le bus par unité de temps (interne) Octets / s

• Capacité mémoire

  • Nombre total d'unités de stockage de mémoire
    Mo Go To

• Bande passante mémoire

  • La
    quantité d' informations binaires lues dans la mémoire par unité de temps Octets / s

Indice de performance 4

Lié au temps CPU

• Temps d'exécution du processeur

  • Temps d'exécution = nombre de cycles d'horloge x cycles d'horloge

• Période moyenne de l'IPC

  • CPI = nombre total de cycles / instructions d'horloge

Indice de performance 5

• MIPS millions d'instructions en virgule fixe par seconde

  Sans virgule décimale million d'instruction par seconde

  • Instructions IPS par seconde

• FLOPS opérations en virgule flottante par seconde

  Flottant avec point décimal

Concepts associés

• Nombre total d'instructions IN

• t Temps CPU nécessaire pour exécuter le programme

  • tCPU = T * Nc

    • Nc / f

  • T EN IPC

• Période d'horloge T

  • fréquence d'horloge f

• Cycles d'horloge du processeur Nc

  • Remarque: Nc est naturellement nécessaire pour l'ensemble du programme
  • Nc = IPC * EN

• CPI nombre moyen de cycles par instruction

  • IPC = Nc / IN

• MIPS

  • (IN / t CPU) / 10 ^ 6

  • IN / (tCPU * 10 ^ 6)

  • IN / (IPC * T * 10 ^ 6)

    • fIN/CPI10^6

La composition matérielle du système informatique

Héberger

• Processeur CPU

  • Unité arithmétique (ALU)
  • Contrôleur (CU)
  • S'inscrire

• Bus interne

• Mémoire

  • Stockage primaire

    • ROM
    • RAM

  • S'inscrire

  • cache

  • Stockage auxiliaire

Périphériques

• Entrer

  • Clavier, souris, scanner

• Production

  • Affichage, imprimante

• Stockage auxiliaire

  • Équipement Internet

    • Carte réseau, modem

  • Stockage externe

    • Disque dur, disque optique, mémoire flash

Les idées de base de Von Neumann

• Binaire

• Programme mémorisé, contrôle de programme

• Le branchement de la séquence d'exécution est réalisé par l'instruction branch

• Cinq composants principaux (autour du bus système)

  • espace de rangement

    • Fonctionnalités

      • Les données
      • instruction

    • classification

      • Mémoire principale (mémoire)

        • Semi-conducteur
        • Un déclencheur à semi-conducteur mémorise un binaire 0/1
        • grande vitesse

      • Stockage auxiliaire (stockage externe)

        • Vitesse lente mais capacité de stockage bon marché

    • Unité de stockage

      • N bascules qui stockent le binaire n bits sont une unité de stockage

      • Adresse mémoire

        • Numéro d'unité de stockage (binaire)

      • capacité de stockage

        • Nombre total de toutes les unités de stockage

          • Une unité de stockage enregistre 8 bits binaires
          • Ko Mo Go To

  • Calcul

    • Opérations arithmétiques
    • opération logique
    • Nombre binaire (le nombre de bits est la longueur du mot du processeur)

  • contrôler

    • instruction

      • Nature de l'opération

        • Opcode

      • Adresse d'opération

        • code d'adresse

    • Cycle de récupération

    • Cycle d'exécution

    • Flux d'instructions et flux de données

      • Mot d'instruction

      • Mot de données

      • Flux d'instructions

        • Les informations lues dans la mémoire lors du cycle d'extraction

          • Contrôleur de débit

        • Le temps vient en premier

      • flux de données

        • Flux d'informations lu depuis la mémoire pendant le cycle d'exécution

          • Calculateur de flux de mémoire
          • L'unité arithmétique s'écoule vers la mémoire

        • Temps de lecture / écriture plus tard

  • (Adaptateur) (Périphérique d'interface)

    • Entrer
    • Production

La composition logicielle du système informatique

Logiciel

• Programme + données + document
• Programmes, données associées et documents exécutés sur le matériel
• Le matériel est la base de travail du logiciel
• Le logiciel est l'expansion et l'amélioration des fonctions matérielles

classification

• logiciel système

  • Système d'exploitation OS

  • Programme de traitement de la langue

    • compilation
    • Compiler
    • Explication

  • Système de gestion de base de données

  • Programme de service

• application

  • Progiciel de bureautique
  • Le navigateur
  • Logiciel de contrôle en temps réel
  • Traitement graphique et d'image

Stade de développement du langage

• Programmé à la main

  • Language de machine

• Programme d'objectifs

  • La machine peut reconnaître pleinement

• Langue d'assemblage

  • Assembleur / programme

    • Le programme en langage d'assemblage / programme source d'assemblage est traduit en un programme cible exprimé en langage machine

• Langage de haut niveau

  • Langage algorithmique

Traitement de la langue

• Code source

• Programme d'objectifs

• Compiler le programme

  • Construire le système

    • Le compilateur compile complètement le programme source en un programme cible exécutable

  • Système d'interprétation

    • Interpréter un par un et exécuter un par un

La structure organisationnelle du système informatique

Hiérarchie

• machine virtuelle

  • application

    • Programme exécutable

  • logiciel système

    • Niveau de langue avancé

      • C ++, Java, compilateur, etc.

    • Niveau de langage d'assemblage

      • Code de langage d'assemblage, assembleur

    • Niveau du système d'exploitation

      • Système d'exploitation, code de bibliothèque

• Interface logicielle et matérielle ISA (c'est le niveau le plus important)

    //ISA是偏向机器指令的指令集界面
    Q：HOW重要？
    A：指令系统：硬件设计的根据，软件设计的基础
  

• Machine physique

  • Niveau général de la machine

    • Microprogramme

  • Niveau du circuit logique

    • Exécution directe du matériel

Equivalence logique du logiciel et du matériel

• Équivalence de réalisation de la fonction logique

  • L'exécution de toute instruction peut être mise en œuvre par logiciel ou matériel
  • Toute opération peut être réalisée par logiciel ou matériel

• Choisissez le matériel / logiciel?

  • Prix ​​du périphérique
  • la vitesse
  • fiabilité
  • capacité de stockage
  • Changer de cycle