コンピュータの構成原理 - コンピュータシステムの概要PubMedのタイトル

最初の章では、コンピュータシステムの概要を説明します

 

コンピュータの理解の開発
を見つけるために、コンピュータのシステム階層
のコンピュータハードウェアの基本的なコンポーネント(5人のメンバー)
コンピュータソフトウェアの分類
コンピュータの基本的な作業プロセス
コンピュータの性能評価パラメータと理解して
、一定の応答時間を
CPUクロックサイクル、周波数を、CPI、CPU実行時間、
MIPS、などが挙げられるMFLOPS。

定量的コンピュータシステムの設計原理1

優先権を与える1.高い確率イベント原則として
    全体的な最良の結果を得るためには、それを優先処理と資源利用権の権利を与え、大規模な確率事象(最も一般的なイベント)へ。
2.アムダールの法則(アムダールの法則)
    システムによって占めメンバーの重要性に制限スピードアップによって得られた実行速度性能を高速化します。

 2スピードアップ

高速化システムは、2つの要因に依存する:
比を改善することができる:?元のシステムに占める部分が常に1以下であり、計算時間の比を改善することができます。
    たとえば、次の20秒間操作を促進することができる60秒間実行されるプログラムは、その後、比率が20/60であります?。

高速化部材は:改善された性能の後ろの部分を改善するために改善することができる、一般的には、1よりも大きいです。
  たとえば、次の修正された部分は2秒かかり、そして改善の前部は、パフォーマンスの改善が5/2であり、5秒かかり、請求システムは、プログラムを実行する改善されました。

合計実行時間の改善さいくつかの改善を向上させることができる+?実行時間が実行時間後に改善されていない部分=

 

 例1.1】将计算机系统中某一功能的处理速度加快10倍,但该功能的处理时间仅为整个系统运行时间的40%,则采用此增强功能方法后,能使整个系统的性能提高多少?
解:由题可知,可改进比例Fe= 40%=0.4,部件加速比Se=10,根据Amdahl定律可知:
   
 系统加速比 =  

 

整个系统的性能提高到原来的1.5625倍。

3CPU的性能  

(1)将程序执行的时间进行分解
    1) 计算机工作的时钟频率
       计算机系统中与实现技术和工艺有关的因素。单位是MHz(f)。
    2) 总时钟周期数
程序执行的CPU时间 : CPU时间 = 总时钟周期数 / 时钟频率
(2)“指令时钟数”CPI(Cycles Per Instruction)
   一个与计算机体系结构有关的参数。

CPI = 总时钟周期数 / IC
IC:程序执行过程中所处理的指令数。
(3)程序执行的CPU时间可以写成
            总CPU时间 = CPI * IC / 时钟频率
◆ 时钟频率:反映了计算机实现技术、生产工艺和计算机组织。
◆ CPI:反映了计算机实现技术、计算机指令集的结构和计算机组织。
◆ IC:反映了计算机指令集的结构和编译技术。
(4)对CPU性能公式进行进一步细化
假设:计算机系统有n种指令;
      CPIi :第i种指令的处理时间;
      ICi  :在程序中第i种指令出现的次数;
则程序执行时间为

其中:(ICi / IC)反映了第i种指令在程序中所占的比例。

 

 4计算机系统的性能评价

(1)MIPS  表示每秒处理的百万级的机器语言指令条数。MIPS的定义为:

 

(2)MFLOPS  表示每秒处理的百万级浮点指令条数。对于一个给定的程序,MFLOPS的定义为:

 

本章小结

1.计算机主要指数字计算机,通常分为专用计算机和通用计算机两大类。专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。
2.计算机的生命在于它的广泛应用,应用的范围几乎涉及人类社会的所有领域。
3.计算机的硬件是指构成计算机的各类有形的电子器件,它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备等。传统上将运算器+控制器称为CPU,而将CPU+ 存储器称为主机
4.目前大多数计算机为冯·诺依曼型结构,其特点为:根据存储程序、按地址顺序执行程序(指令),直至完成任务。  
5.计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。系统程序用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率,发挥和扩大计算机的功能和用途,它包括:(1)各种服务程序,(2)语言类程序,(3)操作系统,(4)数据库管理系统。而应用程序则是针对某一应用需求所开发的软件。
6.计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构系统,它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,并且可得到下面各级的支持。
7.计算机体系结构是指程序员所看到的一个计算机系统的属性,主要研究硬件和软件功能的划分,确定硬件和软件的界面。计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念,各自有不同的含义,但是又有着密切的联系。


例题

 

 

 

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