了解计算机系统

2024-08-25 15:48
文章标签 了解 计算机系统

本文主要是介绍了解计算机系统,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

    计算机也就是我们所说的电脑和我们生活息息相关,但关于他的组成结构与发展我们又知道多少呢?要知道我们是专业人士,一些必备的计算机知识是必不可少的,下面让我们一起来了解计算机系统。下图是本文的主要概况:



 

计算机系统分类


计算机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。通用计算机分为超级计算机、大型机、服务器、PC机、单片机、多核机六类,其结构复杂性、性能、价格依次递减。专用计算机也就是我们平时的笔记本、台式机了。

 

计算机的五代变化

 

l第一代为1946—1957年,电子管计算机:数据处理

l第二代为1958—1964年,晶体管计算机:工业控制

l第三代为1965—1971年,中小规模集成电路计算机:小型计算机

l第四代为1972—1990年,大规模和超大规模集成电路计算机:微型计算机

l第五代为1991年开始,巨大规模集成电路计算机:单片机

 

计算机硬件主要包括以下五大类:

运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。

早期将运算器和控制器合在一起称为CPU(中央处理器)。目前CPU中包含了存储器,因此称为中央处理机。存储程序按地址顺序执行,这就是冯诺依曼型计算机的工作原理,也是CPU自动工作的关键。下图就是冯诺依曼型计算机和计算机组成结构图:

 

 

 

计算机的软件主要分为以下两类:

系统程序、应用程序。

系统程序主要用来简化使用方法,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各种服务性程序;

②语言类程序;

③操作系统;

④数据库管理系统。

应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。

 

多级组成的计算机系统

       

         计算机不能简单地认为是一种电子设备,而是一个十分复杂的硬、软件结合而成的整体。它通常由五个以上不同的级组成,每一级都能进行程序设计,如图所示。

 

五级计算机层次系统

l第一级是微程序设计级。这是一个实在的硬件级,它由机器硬件直接执行微指令。如果某一个应用程序直接用微指令来编写,那么可在这一级上运行应用程序。

l第二级是一般机器级,也称为机器语言级,它由微程序解释机器指令系统。这一级也是硬件级。

l第三级是操作系统级,它由操作系统程序实现。这些操作系统由机器指令和广义指令组成,广义指令是操作系统定义和解释的软件指令,所以这一级也称为混合级。

l第四级是汇编语言级,它给程序人员提供一种符号形式语言,以减少程序编写的复杂性。这一级由汇编程序支持和执行。如果应用程序采用汇编语言编写时,则机器必须要有这一级的功能;如果应用程序不采用汇编语言编写,则这一级可以不要。

l第五级是高级语言级,它是面向用户的,为方便用户编写应用程序而设置的。这一级由各种高级语言编译程序支持和执行。

 

         计算机的性能指标主要是CPU性能指标。存储器性能指标和I/O吞吐率(一定时间内能处理的信息量)。所以买电脑的时候要特别注意这些地方啊,要知道我们是学电脑的,这些基础知识还是要具备的啊!

 

下面是其他的一些性能说明:

吞吐量表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量,单位是字节/秒(B/S)。

响应时间表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量,用时间单位来度量,例如微秒(10-6S)、纳秒(10-9S)。

利用率表示在给定的时间间隔内,系统被实际使用的时间所占的比率,一般用百分比表示。

处理机字长指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。

字长越长,表示计算的精度越高。

总线宽度一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。

存储器容量存储器中所有存储单元的总数目,通常用KB、MB、GB、TB来表示。

其中K=210M=220G=230T=240B=8位(1个字节)。

存储器容量越大,记忆的二进制数越多。

存储器带宽存储器的速度指标,单位时间内从存储器读出的二进制数信息量,一般用字节数/秒表示。

主频/时钟周期CPU的工作节拍受主时钟控制,主时钟不断产生固定频率的时钟,主时钟的频率(f)叫CPU的主频。度量单位是MHz(兆赫兹)、GHz(吉赫兹)。例如Pentium系列机为60MHz~266MHz,而Pentium4升至3.6GHz

主频的倒数称为CPU时钟周期(T),即T=1/f,度量单位是微秒、纳秒。

CPU执行时间表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算:

CPU执行时间 = CPU时钟周期数 × CPU时钟周期长

CPI表示每条指令周期数,即执行一条指令所需的平均时钟周期数。用下式计算:

CPI = 

执行某段程序所需的CPU时钟周期数/该程序包含的指令条数

MIPS表示每秒百万条指令数,用下式计算:

MIPS = 

指令条数/程序执行时间 × 106

 

时钟频率/CPI × 106

程序执行时间Te为:

Te = 

 指令条数/MIPS × 106

MFLOPS表示每秒百万次浮点操作次数,用下式计算:

MFLOPS = 

程序中的浮点操作次数/程序执行时间 × 106

MIPS是单位时间内的执行指令数,所以MIPS值越高说明机器速度越快。

MFLOPS是基于操作而非指令的,只能用来衡量机器浮点操作的性能,而不能体现机器的整体性能。

TFLOPS表示每秒万亿次浮点操作次数,该技术指标一般在超级计算机中使用。

 

这篇关于了解计算机系统的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1105983

相关文章

关于数据埋点,你需要了解这些基本知识

产品汪每天都在和数据打交道,你知道数据来自哪里吗? 移动app端内的用户行为数据大多来自埋点,了解一些埋点知识,能和数据分析师、技术侃大山,参与到前期的数据采集,更重要是让最终的埋点数据能为我所用,否则可怜巴巴等上几个月是常有的事。   埋点类型 根据埋点方式,可以区分为: 手动埋点半自动埋点全自动埋点 秉承“任何事物都有两面性”的道理:自动程度高的,能解决通用统计,便于统一化管理,但个性化定

软件设计师备考——计算机系统

学习内容源自「软件设计师」 上午题 #1 计算机系统_哔哩哔哩_bilibili 目录 1.1.1 计算机系统硬件基本组成 1.1.2 中央处理单元 1.CPU 的功能 1)运算器 2)控制器 RISC && CISC 流水线控制 存储器  Cache 中断 输入输出IO控制方式 程序查询方式 中断驱动方式 直接存储器方式(DMA)  ​编辑 总线 ​编辑

速了解MySQL 数据库不同存储引擎

快速了解MySQL 数据库不同存储引擎 MySQL 提供了多种存储引擎,每种存储引擎都有其特定的特性和适用场景。了解这些存储引擎的特性,有助于在设计数据库时做出合理的选择。以下是 MySQL 中几种常用存储引擎的详细介绍。 1. InnoDB 特点: 事务支持:InnoDB 是一个支持 ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)事务的存储引擎。行级锁:使用行级锁来提高并发性,减少锁竞争

PHP: 深入了解一致性哈希

前言 随着memcache、redis以及其它一些内存K/V数据库的流行,一致性哈希也越来越被开发者所了解。因为这些内存K/V数据库大多不提供分布式支持(本文以redis为例),所以如果要提供多台redis server来提供服务的话,就需要解决如何将数据分散到redis server,并且在增减redis server时如何最大化的不令数据重新分布,这将是本文讨论的范畴。 取模算法 取模运

Weex入门教程之1,了解Weex

【资料合集】Weex Conf回顾集锦:讲义PDF+活动视频! PDF分享:链接:http://pan.baidu.com/s/1hr8RniG 密码:fa3j 官方教程:https://weex-project.io/cn/v-0.10/guide/index.html 用意 主要是介绍Weex,并未涉及开发方面,好让我们开始开发之前充分地了解Weex到底是个什么。 以下描述主要摘取于

Java了解相对较多!

我是对Java了解相对较多,而对C#则是因工作需要才去看了一下,C#跟Java在语法上非常相似,而最初让我比较困惑的就是委托、事件部分,相信大多数初学者也有类似的困惑。经过跟Java的对比学习,发现这其实跟Java的监听、事件是等同的,只是表述上不同罢了。   委托+事件是观察者模式的一个典型例子,所谓的委托其实就是观察者,它会关心某种事件,一旦这种事件被触发,这个观察者就会行动。   下

使用WebP解决网站加载速度问题,这些细节你需要了解

说到网页的图片格式,大家最常想到的可能是JPEG、PNG,毕竟这些老牌格式陪伴我们这么多年。然而,近几年,有一个格式悄悄崭露头角,那就是WebP。很多人可能听说过,但到底它好在哪?你的网站或者项目是不是也应该用WebP呢?别着急,今天咱们就来好好聊聊WebP这个图片格式的前世今生,以及它值不值得你花时间去用。 为什么会有WebP? 你有没有遇到过这样的情况?网页加载特别慢,尤其是那

初步了解VTK装配体

VTK还不太了解,根据资料, vtk.vtkAssembly 是 VTK库中的一个重要类,允许通过将多个vtkActor对象组合在一起来创建复杂的3D模型。 import vtkimport mathfrom vtk.util.colors import *filenames = ["cylinder.stl","sphere.stl","torus.stl"]dt = 1.0renW

Post-Training有多重要?一文带你了解全部细节

1. 简介 随着LLM学界和工业界日新月异的发展,不仅预训练所用的算力和数据正在疯狂内卷,后训练(post-training)的对齐和微调方法也在不断更新。InstructGPT、WebGPT等较早发布的模型使用标准RLHF方法,其中的数据管理风格和规模似乎已经过时。近来,Meta、谷歌和英伟达等AI巨头纷纷发布开源模型,附带发布详尽的论文或报告,包括Llama 3.1、Nemotron 340

了解elementUI的底层源码, 进行二次开发

Element UI 是一个基于 Vue.js 的桌面端组件库,广泛用于构建美观、交互友好的用户界面。要深入理解 Element UI 的底层源码并进行二次开发,你需要掌握以下几个关键点: Vue.js 原理 Element UI 是基于 Vue.js 构建的,因此首先需要熟悉 Vue.js 的核心概念和机制,包括: ● 组件系统:Vue.js 的组件化思想,如何定义组件、使用组件、传递属性和事