計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)要點(diǎn)課件

計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)要點(diǎn)課件CATALOGUE目錄計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)概述計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)01計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)概述計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)定義：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和組織結(jié)構(gòu)，包括其硬件和軟件的組成、功能劃分以及相互關(guān)系。它規(guī)定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能、功能、成本和設(shè)計(jì)約束等方面的要求。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心概念之一，是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件和軟件的關(guān)鍵橋梁。它涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)層面，包括指令集體系結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、處理器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)等。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)定義根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分為多種類型。例如，根據(jù)指令集體系結(jié)構(gòu)的差異，可以分為復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）和精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）；根據(jù)處理器的組織結(jié)構(gòu)，可以分為單處理器和多處理器系統(tǒng)。此外，還可以根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的規(guī)模、應(yīng)用領(lǐng)域、性能要求等方面進(jìn)行分類。不同類型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的體系結(jié)構(gòu)對(duì)于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能、可靠性和可維護(hù)性至關(guān)重要。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類01計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，從早期的真空管計(jì)算機(jī)到晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)，再到現(xiàn)代的大規(guī)模集成電路和多核處理器系統(tǒng)。02隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)也在不斷演進(jìn)和改進(jìn)。例如，為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能和能效，出現(xiàn)了許多新的技術(shù)和設(shè)計(jì)思想，如流水線技術(shù)、并行處理技術(shù)、指令級(jí)并行處理技術(shù)等。03未來(lái)，隨著人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)將面臨更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程02計(jì)算機(jī)組成CPU的組成與工作原理運(yùn)算器寄存器執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算存儲(chǔ)中間結(jié)果和指令組成控制器工作原理運(yùn)算器、控制器、寄存器控制指令的執(zhí)行順序指令從內(nèi)存讀取，解碼后由控制器執(zhí)行，結(jié)果存回內(nèi)存RAM、ROM、Flash、HDD、SSD分類隨機(jī)存取，斷電數(shù)據(jù)丟失RAM只讀，數(shù)據(jù)不可更改ROM存儲(chǔ)器的分類與工作原理可電擦除，斷電數(shù)據(jù)不丟失Flash機(jī)械硬盤，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在旋轉(zhuǎn)的盤片上HDD固態(tài)硬盤，無(wú)機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存芯片上SSD電信號(hào)改變存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取工作原理存儲(chǔ)器的分類與工作原理控制總線用于傳輸控制信號(hào)數(shù)據(jù)總線用于傳輸數(shù)據(jù)信息地址總線用于傳輸?shù)刂沸畔⒒靖拍钸B接各部件的通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳分類地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線總線的基本概念與分類輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭等組成輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、I/O控制器輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)等工作原理CPU通過(guò)I/O控制器與輸入輸出設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互I/O控制器管理輸入輸出設(shè)備的接口和協(xié)議輸入輸出系統(tǒng)的組成與工作原理03計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)定義指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接執(zhí)行的指令集合，包括各種指令和數(shù)據(jù)類型。指令系統(tǒng)的作用指令系統(tǒng)決定了計(jì)算機(jī)的基本功能和操作方式，是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。指令系統(tǒng)的分類根據(jù)指令的操作性質(zhì)和格式，可以將指令系統(tǒng)分為復(fù)雜指令系統(tǒng)（CISC）和精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)（RISC）。指令系統(tǒng)的基本概念操作碼與地址碼指令格式通常包括操作碼和地址碼兩個(gè)部分，操作碼指示指令的操作類型，地址碼指示操作數(shù)或操作數(shù)的內(nèi)存地址。固定長(zhǎng)度與可變長(zhǎng)度指令根據(jù)指令長(zhǎng)度是否固定，可以將指令格式分為固定長(zhǎng)度和可變長(zhǎng)度兩種類型。指令格式的設(shè)計(jì)原則指令格式的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循簡(jiǎn)單、直觀、易實(shí)現(xiàn)、易調(diào)試等原則，以提高指令執(zhí)行效率。指令格式的設(shè)計(jì)原則與分類指令集類型的優(yōu)缺點(diǎn)分析CISC指令集類型的優(yōu)點(diǎn)具有強(qiáng)大的功能和復(fù)雜的指令，可以高效地處理各種數(shù)據(jù)類型和執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算。CISC指令集類型的缺點(diǎn)指令格式復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)高速緩存（Cache）和流水線等技術(shù)，不利于提高指令執(zhí)行速度。RISC指令集類型的優(yōu)點(diǎn)具有簡(jiǎn)單明了的指令格式和精簡(jiǎn)的指令集，易于實(shí)現(xiàn)高速緩存（Cache）和流水線等技術(shù)，有利于提高指令執(zhí)行速度。RISC指令集類型的缺點(diǎn)相對(duì)于CISC，RISC的功能相對(duì)較弱，需要更多的指令才能完成相同的功能。04計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，提供用戶界面和應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境?？偨Y(jié)詞操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，提供用戶界面和應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境。它主要具有以下幾個(gè)功能：資源管理、系統(tǒng)監(jiān)控、用戶界面和應(yīng)用程序支持。詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的基本概念與功能總結(jié)詞根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)可以分為多種類型，如批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等。詳細(xì)描述根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)可以分為多種類型。根據(jù)處理方式，可以分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，可以分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)等。各種類型的操作系統(tǒng)都有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。操作系統(tǒng)的類型與特點(diǎn)總結(jié)詞操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理是實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，主要包括內(nèi)核、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等部分。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常包括內(nèi)核、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等部分。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理硬件和軟件資源。進(jìn)程管理負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和終止。內(nèi)存管理負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配、回收和保護(hù)。文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)文件和目錄的管理。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)與硬件之間的接口。這些部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的功能。操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理05計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)ABCD運(yùn)算速度指計(jì)算機(jī)完成基本運(yùn)算操作的速度，通常以每秒執(zhí)行的指令數(shù)（MIPS）或每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)（GFLOPS）來(lái)衡量。數(shù)據(jù)傳輸速率指計(jì)算機(jī)內(nèi)部或不同計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，通常以每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)（bps）或每秒傳輸?shù)奈粩?shù)（bps）來(lái)衡量?？煽啃灾赣?jì)算機(jī)在特定條件下無(wú)故障運(yùn)行的能力，通常以平均故障間隔時(shí)間（MTBF）或平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）來(lái)衡量。存儲(chǔ)容量指計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器能夠容納的數(shù)據(jù)量，包括內(nèi)存、硬盤、閃存等存儲(chǔ)介質(zhì)的大小。計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際應(yīng)用性能評(píng)估通過(guò)實(shí)際運(yùn)行特定應(yīng)用程序來(lái)評(píng)估計(jì)算機(jī)的性能，如3D渲染、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等。綜合性能評(píng)估綜合考慮多個(gè)性能指標(biāo)，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面的性能評(píng)估?；鶞?zhǔn)測(cè)試通過(guò)運(yùn)行一系列標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試程序來(lái)評(píng)估計(jì)算機(jī)的性能，如SPECint、SPECfp等。計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)方法通過(guò)升級(jí)計(jì)算機(jī)的硬件組件，如CPU、內(nèi)存、硬盤等，提高計(jì)算機(jī)的性能。硬件升級(jí)并行處理優(yōu)化算法和