lec1-计算机概述
lecture 1
1. 重点
什么是计算机
计算机是指，通用 电子 数字 计算机，
- 通用：不是一种专用设计，所有计算机在时间足够长，容量足够大的情况下，可以完成相同的计算。
- 电子（非机械）：采用电子元器件
- 数字（非模拟）：信息采用数字化的形式表示
组织与结构
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组织（organization）：对编程人员不可见
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操作单元及其相互连接
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比如说，控制信号，存储技术，（乘法是怎么实现的，编程人员不关心）
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结构（architecture）：对编程人员可见
- 直接影响程序逻辑执行的属性
- 比如说，指令集，是否有乘法指令
计算机简史
第一第二第三以及以后：真空管 - 晶体管 - 集成电路
冯诺依曼结构
- 三个基本原则：
- 二进制
- 存储程序（指令与数据同等地位存放在存储器之中）
- 五大组成成分
- 五大组成部分：
- 主存储器：地址和存储的内容
- 算术逻辑单元：执行信息的实际处理
- 控制单元：指挥信息的处理
- 输入设备：将信息送入计算机中
- 输出设备：将处理结果以某种形式显示在计算机外
摩尔定律
- 单芯片上所能包含的晶体管数量每年翻一番， 从 1970 变成18个月翻一番
- 影响：
- 更小的尺寸带来更多灵活性
- 单个芯片的成本几乎不变，计算机逻辑电路和存储电路的成本显著下降
- 减小对电能消耗和冷却的要求
- 集成电路上的内部链接比焊接更可靠，芯片间的连接更少
衡量性能
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CPI，平均指令周期数
C P I = ∑ i = 1 n ( C P I i ∗ I i ) I c CPI=\frac{\sum^n_{i=1}(CPI_i*I_i)}{I_c} CPI=Ic∑i=1n(CPIi∗Ii)，用总周期除以指令
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MIPS：每秒百万条指令，用一定时间的指令数 除以 这一段时间
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算数平均值，加起来除以m
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调和平均值，分母是倒数之和，分子是m， R H = m ∑ i = 1 m 1 R i R_H=\frac{m}{\sum^m_{i=1}\frac 1 {R_i}} RH=∑i=1mRi1m
2. 考点
- 冯诺依曼结构的五大组成部分，冯诺依曼的存储程序思想：
- 计算计算机性能：计算：CPI，MIPS，FLOPS，（加权平均数？调和平均数？）
- 摩尔定律是什么？
- 计算机的三个定语？通用，电子，数字，计算机
- 组织和结构的区别在哪里？