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1.现代计算机的结构

2.各硬件的工作原理

2.1 主存储器的基本组成

• MAR 4位 → 总共有2⁴ 个存储单元
• MDR 16位 → 每个存储单元可存放16bit,1个字（word）= 16bit

2.2 运算器的基本组成

运算器：用于实现算术运算（如加减乘除）、逻辑运算（如与或非）

• ACC: 累加器，用于存放操作数或运算结果
• MQ: 乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放操作数或运算结果
• X: 通用的操作数寄存器，用于存放操作数
• ALU：算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算术运算、逻辑运算

2.3 控制器的基本组成

• CU: 控制单元，分析指令，给出控制信号
• IR：指令寄存器，存放当前执行的指令
• PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能

2.4 计算机的工作过程

3.计算机系统的层次结构

4. 计算机的性能指标

4.1存储器的性能指标

MAR位数代表存储单元的个数（最多支持多少个）

MDR位数 = 存储字长 = 每个存储单元的大小

总容量 = 存储单元个数 * 存储字长（bit) = 存储单元个数 * 存储字长/8 Byte

Eg: MAR为32位，MDR为8位

总容量 = 2³² * 8bit = 4GB

4.2 CPU的性能指标

CPU主频：CPU内数字脉冲信号振荡的频率

CPU主频（时钟频率）=
$$\frac{1}{CPU时钟周期}$$

CPI（Clock cycle Per Instruction）: 执行一条指令所需的时钟周期数

IPS（Instrucitons Per Second）: 每秒执行多少条指令

IPS =
$$\frac{主频}{平均CPI}$$
FLOPS （Floating-point Operation Per Second）: 每秒执行多少次浮点运算

K = 10³ M = 10⁶ = 百万 G = 10⁹ = 十亿 T = 10¹² = 万亿

1ps = 10^-12 s 1ns = 10^-9 1μs = 10 ^-6

4.3 系统整体性能的指标

数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量

4.3 系统整体性能的指标

数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量

响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间