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软件
├── 系统软件
│ ├── 操作系统
│ └── 工具软件
└── 应用软件├── 办公软件├── 媒体软件└── 浏览器软件硬件
├── 计算机硬件
│ ├── 中央处理器#xff08;CPU#xff09;
│ ├── 存储设备
│ │ ├── …计算机系统硬件软件
软件
├── 系统软件
│ ├── 操作系统
│ └── 工具软件
└── 应用软件├── 办公软件├── 媒体软件└── 浏览器软件硬件
├── 计算机硬件
│ ├── 中央处理器CPU
│ ├── 存储设备
│ │ ├── 内存RAM
│ │ └── 硬盘HDD/SSD
│ ├── 输入设备
│ │ ├── 键盘
│ │ └── 鼠标
│ └── 输出设备
│ ├── 显示器
│ └── 打印机
机器字长机器字长是指计算机处理器一次能处理的数据位数通常表示为CPU在一个时钟周期内能够处理的二进制位数如32位或64位。
机器字长越长计算精度越高。
机器字长一般等于内部寄存器的大小。
冯诺依曼计算机的五大部件是输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器它们共同协作完成数据处理和控制操作。
主频是指计算机处理器每秒钟完成的时钟周期数CPU内数字脉冲信号振荡的速度时钟周期则是每个时钟信号的时间间隔二者成反比关系。
CPU速度的关键指标包括CPI每条指令周期数和CPU执行时间CPI表示执行一条指令所需的平均时钟周期数CPU执行时间则是指执行程序所需的总时间二者与主频、指令集架构和程序优化密切相关。
CPU执行时间程序指令数×CPI÷时钟频率
MIPS每秒百万条指令是衡量CPU性能的指标之一表示CPU每秒钟能够执行的指令数量通常与CPU的主频、CPI和程序的指令效率相关。
MIPS时钟周期MHZ÷CPI
MFLOPSMillion Floating Point Operations Per Second 是衡量计算机或处理器浮点运算性能的指标表示每秒钟可以执行的浮点操作数百万次。
MFLOPS浮点操作数÷程序执行时间×10的6次方
主存容量是指计算机主存RAM中可存储数据的最大量通常以字节GB、TB为单位表示决定了系统能够同时处理的数据量。
主存带宽是指主存与CPU之间数据传输的速率通常以每秒传输的数据量如GB/s来衡量影响CPU访问数据的速度和效率。
一总线概述
总线是计算机内部用于传输数据、地址和控制信号的共享通信路径。它将CPU、内存、输入输出设备等连接起来允许它们进行信息交换。总线的主要功能是实现不同部件之间的通信常见的总线包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据通常是双向的。 地址总线用于指定数据的存储位置通常是单向的。 控制总线用于传递控制信号如读/写命令、时钟信号等。
总线特性
机械特性根数 插头 引脚
功能特性传输地址 数据 控制信号
电器特性传输方向 有效电平范围
时间特性信号的时序关系
总线分类
片内总线CPU芯片内部连接寄存器与运算器之间的总线
系统总线连接计算机系统内部的CPU主存 IO接口的总线
通信总线连接计算机与计算机之间或者与其他设备的总线
二总线仲裁
总线仲裁是指当多个设备同时请求使用总线时如何决定哪个设备可以优先使用总线的过程。由于总线是共享资源如果没有有效的仲裁机制可能会导致冲突或性能下降。常见的总线仲裁方式有
集中式仲裁由一个控制器负责管理总线的访问权限通常是通过一个仲裁信号来选择哪个设备可以占用总线。 分布式仲裁各个设备自主决定是否可以占用总线通常通过优先级或轮询机制来实现。
三总线定时
总线定时是指在数据传输过程中总线各个信号如地址、数据和控制信号之间的时序安排。总线定时涉及如何同步信号的传输以确保数据正确、高效地传递。总线定时通常有以下几种方式
同步总线所有设备通过一个统一的时钟信号同步操作传输的每个阶段都有明确的时钟边沿控制。 异步总线没有统一的时钟信号设备通过握手信号如请求-应答来协商数据的传输时机。 半同步总线介于同步和异步之间通常使用一部分时钟信号与握手机制结合。
