コンピュータ編成の原則
説明：デジタルコンピュータハードウェアシステムの論理実現の一般原則
講義内容
- 基本コンポーネントの構造と構成
- 基本操作の動作原理
- 基本的なコンポーネントとユニットの設計アイデア
1.コンピュータシステム入門
HPC：素晴らしいコンピューター
1.1コンピュータシステムのソフトウェアとハードウェアの概念
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1.2コンピュータシステムの階層構造
- システムの複雑さの管理方法1：要約
物理的構造に応じて9層が抽象化されています
プログラマーの階層：
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-Zuj4h5eq-1614954486786）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305112259375.png）]
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-LmaLOqeu-1614954486789）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305112708686.png）]
1.3コンピュータアーキテクチャとコンピュータ構成
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-MNaZTylp-1614954486791）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305113137027.png）]
2.コンピューターの基本構成
2.1フォンノイマンコンピューターの特徴
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-asy3UnDo-1614954486792）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305114356890.png）]
ハードウェアブロック図
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-dyNPQjHE-1614954486795）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305114827487.png）]
実線：データパス
点線：制御およびステータスフィードバックパス
電卓：論理演算と数学演算
メモリ：ストアドプログラム
コントローラ：プログラムを実行するように命令し、命令の順序を完了します
入力デバイス：情報をコンピューターが認識できる形式に変換します
出力デバイス：コンピューターの処理結果を、人々が認識できる形式に変換します
問題
- コンピューティングユニットをコアとして、コンピューティングユニットをボトルネックにする
- カオスシステム
2.2フォンノイマンコンピューターの問題を解決する==>現代のコンピューター
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-LaPuN5it-1614954486796）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305115611243.png）]
しかし、それでも厄介です
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-MHSMPUnt-1614954486797）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305115819469.png）]
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-tkRjuH5P-1614954486798）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305115910163.png）]
システムの複雑さの管理の方法2（3Y）：
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-cZv59mO0-1614954486799）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305131401599.png）]
2.3コンピュータを使用して実際の問題を解決する
計算可能性
是否可以用计算机来解决
コンピューターの作業手順：
搭乗前の準備
- 数学モデルを構築する
- 計算方法を決定する
- プログラミング
- 手順-計算のすべてのステップ
- 手順-すべてのステップ
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-tosyBGrn-1614954486800）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305132934706.png）]
ACC：登録
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-8SWsXtmF-1614954486801）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305133723757.png）]
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-LWs1fND4-1614954486802）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ unit \ assets \ image-20210305134025388.png）]
2.4メモリの基本構成
命令とデータはメモリに保存されます
コア構造
収納本体
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-UcCdYAL1-1614954486803）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305164146768 .png）]
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-h0HOvcDg-1614954486804）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305164523758 .png）]
MAR：メモリアドレスレジスタ：メモリセルの数を反映
MDR：メモリデータレジスタ：メモリワード長を反映
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-WTaSZ4oW-1614954486805）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305165153374 .png）]
各ストレージユニットに保存されているデータは、ストレージワードと呼ばれます。
各ストレージユニットに格納されるデータの長さは、ストレージワード長と呼ばれます。
2.5電卓
2.5.1基本構成
コア：ALU（算術論理演算装置）
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-Gwn6fe5j-1614954486806）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305201114290 .png）]
写真の文字はレジスターです
注意
如果设计的计算机不是累加型的计算机，那么寄存器数量会发生变化。
2.5.2操作
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-bLLzVy7g-1614954486807）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305202323126）.png）]
2.5.3加算操作プロセス
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-MdkhugWU-1614954486808）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305202629152 .png）]
2.5.4減算操作プロセス
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-dZ5N4WgE-1614954486808）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305202852638 .png）]
2.5.5乗算演算プロセス
蓄積とシフトによって実現され、蓄積する前にクリアされます！
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-0d0uLUhv-1614954486809）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305203148524 .png）]
第一个操作和第二个操作顺序可换
シーケンスはコントローラーによって制御されます
2.5.6除算の操作プロセス
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-HSV7vMhu-1614954486810）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305203645703 .png）]
MQ：商レジスターの乗算
2.6コントローラー
特徴：
- 手順を説明する
- 命令の秩序ある実行を確実にする
指示プロセスを説明（完了）します。
- 命令フェッチ：メモリユニットに格納されている命令をフェッチしてコントローラに送信します
- 分析指示：分析のために操作コード部分をコントロールユニットに送信します
- 実行命令：コントロールユニットは、対応するコンポーネントを制御して操作を実行します
CUはコアです
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-LSLKB5dc-1614954486810）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305205443858 .png）]
IRPCもレジスターです
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-de7zXrjb-1614954486811）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305205512738 .png）]
2.6.1演習
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-wGmhBZEB-1614954486812）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305205708279 .png）]
2.7ホストが命令を完了するプロセス
ホスト：演算装置+コントローラー+メモリー
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-qAU6VBca-1614954486813）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305210017815）.png）]
2.7.1例としてフェッチ命令を取り上げます。
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-zuK9ekT8-1614954486814）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305210557419 .png）]
2.7.2例としてストレージ命令を取り上げます。
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-3NNykUQL-1614954486815）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305211319156）.png）]
2.8包括的なケース
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-PJTXyxlY-1614954486816）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305212523508 .png）]
每条指令运行结束后，需要对PC进行加一处理
本图片上显示的是取指令，在取——分析——执行过程中，并没有用到PC，所以可以直接在取完指令后进行加一处理
3.コンピュータハードウェアの主なテクニカル指標
- マシンワード長：CPUが一度に処理できるデータのビット数は、CPUのレジスタ数に関連しています。一般的に、マシンワードの長さが長いほど、マシンのパフォーマンスは向上します。
在我们模型机里，机器字长、存储字长、 指令字长都一样
-
計算速度
- 主な周波数
- コアの数、各コアでサポートされているスレッドの数
这俩不是机器速度的直接指标-
ギブソンの方法fは命令の発生頻度、tは命令の実行時間です。
-
[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソースサイトにヒル防止リンクメカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします（img-ow7L71ck-1614954486816）（C：\ Users \ LENOVO \ Desktop \ study notes \ unit \ assets \ image-20210305215450535 .png）]
-
CPI：命令の実行に必要なクロックサイクル数。その逆数はIPCです。
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MIPS：毎秒数百万の命令を実行する
-
FLOPS：1秒あたりの浮動小数点演算の数
-
ストレージ容量：バイナリ情報を格納するための合計桁数
命令ワード長は同じです
- 运算速度
- 主频
- 核数，每个核支持的线程数
```这俩不是机器速度的直接指标```
- 吉普森法 f是指令出现的频率、t是指令执行的时间
- [外链图片转存中...(img-ow7L71ck-1614954486816)]
- CPI：执行一条指令所需时钟周期数 它的倒数是IPC
- MIPS：每秒执行百万条指令
- FLOPS：每秒浮点运算次数
- 存储容量：存放二进制信息的总位数
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TTTx1h73-1614954486817)(C:\Users\LENOVO\Desktop\学习笔记\机组\assets\image-20210305220648939.png)]