一、計算機的發展歷程

第一臺電子數字計算機🦀：ENIAC（1946）🤳🏽🚆。邏輯元件：電子管。

二、計算機硬件的基本組成

早期馮諾依曼機結構

馮·諾依曼計算機的特點🔰：

1. 計算機由五大部件組成

2. 指令和數據以同等地位存於存儲器，可按地址尋訪

3. 指令和數據用二進製表示

4. 指令由操作碼和地址碼組成

5. 存儲程序

6. 以運算器為中心

現代計算機的結構

現代計算機🫶🏽：以存儲器為中心
CPU = 運算器 + 控製器

各硬件介紹

主存儲器的基本組成

運算器的基本組成

控製器的基本組成

指令執行過程

計算機系統的多級層次結構

計算機體系結構 vs 計算機組成原理

性能指標

存儲器的性能指標

MAR位數反映存儲單元的個數（最多支持多少個）

MDR位數 = 存儲字長 = 每個存儲單元的大小

總容量 = 存儲單元個數×存儲字長 bit = 存儲單元個數×存儲字長/8 Byte

CPU 的性能指標

不同的指令📻，CPI 不同🛸。甚至相同的指令，CPI 也可能有變化

CPU執行時間（整個程序的耗時）= CPU時鐘周期數/主頻=（指令條數*CPI）/主頻

IPS（ Instructions Per Second ）：每秒執行多少條指令
KIPS、MIPS

FLOPS（Floating-point Operations Per Second）👼🏽👷🏿‍♀️：每秒執行多少次浮點運算
KFLOPS🗯、MFLOPS🙍🏿‍♂️、GFLOPS🧑🏻‍⚖️🤾🏼‍♀️、TFLOPS

註：此處K𓀈、M、G、T 為數量單位
K=Kilo=千=$10^3$，M=Million=百萬=$10^6$，G=Giga=十億=$10^9$ ，T=Tera=萬億= $10^{12}$

PFLOPS，EFLOPS🕞，ZFLOPS。P=$10^3$T，E=$10^3$P🧑🏼‍🎓，Z=$10^3$E

系統整體的性能指標

數據通路帶寬：數據總線一次所能並行傳送信息的位數（各硬件部件通過數據總線傳輸數據

吞吐量💯：指系統在單位時間內處理請求的數量。
它取決於信息能多快地輸入內存，CPU能多快地取指令，數據能多快地從內存取出或存入🦶🏿，以及所得結果能多快地從內存送給一臺外部設備👨🏼‍🦱。這些步驟中的每一步都關系到主存，因此🏨，系統吞吐量主要取決於主存的存取周期✍🏽。

響應時間🕖：指從用戶向計算機發送一個請求✷🙎🏿‍♂️，到系統對該請求做出響應並獲得它所需要的結果的等待時間👶。
通常包括CPU時間（運行一個程序所花費的時間）與等待時間（用於磁盤訪問👩🏻‍🏫、存儲器訪問🍘、I/O操作🧑🏽‍🦳、操作系統開銷等時間）🥏。

總結

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作者：何為xl