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桌面计算机 服务器 嵌入式计算机,2、计算机性

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桌面计算机 服务器 嵌入式计算机,2、计算机性

1、冯洛伊曼的主要思想:

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计算机应用:桌面计算机 服务器 嵌入式计算机

(1)用二进制代码表示程序和数据;

一、计算机分类:

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(2)计算机采用存储程序的工作方式;

个人计算机PC、服务器Server 、超级计算机、嵌入式计算机(最多)

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(3)计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五大部件组成。

二、后PC时代:

操作系统是用户程序和硬件之间的接口,为用户提供各种服务和监控功能。
操作系统最为基本的作用是:

2、计算机性能的定义

  • 个人移动设备PMD Personal Mobile Device ,采用电池供电,无线网络,触摸屏
  • 云计算替代传统的服务器,仓储规模计算机的巨型计算中心,可以采用租赁的方式获取

处理基本的输入和输出操作
分配内存和外存
为多个应用程序提供共享计算机资源的服务

(1)相应时间(Response Time)

三、计算机系统结构的八个伟大思想

编译程序:把高级语言编写的程序翻译成硬件能执行的指令。
高级语言——>汇编语言——>机器语言

     从提出请求到被执行的时间。

  1. 面向摩尔定律的设计
  2. 使用抽象简化设计
  3. 加速大概率事件
  4. 通过并行提高性能
  5. 通过流水线提高性能
  6. 通过预测提高性能
  7. 存储器层次
  8. 通过冗余提高可靠性

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(2)吞吐率(Throughput)

四、一个软件的三个层次: 应用层次==》系统软件==》硬件

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   单位时间内所做的工作。

其中系统软件包括:操作系统,编译程序(最重要的,必须的),加载程序,汇编程序

主板由三部分组成:I/O设备的电路 内存 和处理器
内存:程序执行时的存储空间,它同时也还死用于保存程序运行时所需要的数据。

(3)提高相应时间和吞吐率的方法?

六、任何计算机都要完成的基本功能:

计算机的核心思想:分层 抽象

     用更快的处理器。

  • 输入数据
  • 输出数据
  • 处理数据
  • 存储数据

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     用更多的处理器。

与之相应的经典部件:

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3、性能

  • 输入
  • 输出
  • 存储器
  • 数据通路/运算器
  • 控制器

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(1)CPU时间

最后两个合称 处理器/CPU

易失性:DRAM断电后将失去存储的文件而磁盘并不会
访问时间:DRAM的访问速率比磁盘访问快很多很多
价格:DRAM的价格相对磁盘贵很多

            执行某一任务在CPU的花费的时间。

七、存储器有:

性能:

相应时间和吞吐率
一般来说,降低相应时间几乎都可以增加吞吐率

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相应时间:response time
消逝时间:elapsed time
系统性能:system performance
DRAM:(dynamic random access memory) 动态随机访问内存,可随机访问任何地址的内存。
SRAM:静态随机访问存储器
CMOS:互补型氧化半导体

几乎所有计算机都用时钟来驱动硬件中发生的各种事件。时钟间隔的时间称为<b>时钟周期</b>,它的倒数为<b>时钟频率</b>

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一个程序的cpu执行时间=一个程序的cpu时钟周期数×时钟周期时间

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cpu时钟周期数=程序的指令数×每条指令的平均时钟周期数
CPU时间=指令数×CPI×时钟周期时间

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CPI:每条指令的时钟周期数,表示执行某个程序或者程序片段时每条指令所需的时钟周期平均数。

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功耗=负载电容×电压^2×开关频率

基准测试程序:用于比较计算机性能的程序

![图片.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images
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MIPS:每秒百万条指令

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     不包括等待I/O或运行其他程序的时间。

  • 易失性存储器
    • 内存---DRAM Dynamic Random Access Memory 动态随机访问存储器
    • 处理器内部的缓存—SRAM Static Random Access Memory 静态随机访问存储器 速度更快而且不那么密集,但是造价比DRAM 更贵,

(2)时钟周期  

SRAM DRAM处于存储器层次的两层 以上属于易失性存储器,下面是非易失性存储器 前者称为主存,后者称为二级存储器

            计算机一个时钟周期的时间,通常是处理器时钟,一般为常数。

  • 非易失性存储器
    • 二级存储器的典型代表是:Disk硬盘 DVD也是二级存储器
    • 另外在后PC时代中闪存Flash Memory 在个人引动设备中取代了磁盘,但是由于闪存存在100000~1000000 次后老化的缺点,所以必须时刻记录
      SRAM DRAM处于存储器层次的两层

  CPU时间 = CPU时钟周期数 * 时钟周期

八、处理器芯片的制造过程(晶体管—集成电路--超大规模集成电路VLSI)

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硅锭 Silicon Crystal Ingot ==》 晶圆wafer ==》 切分独立晶圆 = 芯片(矩形) chip
芯片被连接到I/O引脚上 这一过程称为封装,之后交给客户

     改善性能的方法:

九、性能的定义

      减小时钟周期数。

个人计算机对降低响应时间比较感兴趣,但是服务器对提高吞吐率感兴趣

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