一、计算机发展历程
计算机系统=硬件（决定瓶颈）+软件（性能的发挥程度）（系统软件+应用软件）
硬件的发展：
- 第一代：电子管
- 第二代：晶体管
- 第三代：中小规模集成电路
- 第四代：大规模及超大规模集成电路
摩尔定律：约每隔18个月，集成电路上可容纳的晶体管数目会增加一倍，整体性能也将提升一倍
发展趋势：更微型、多用途、更巨型、超高速
二、计算机硬件组成
早期冯诺依曼结构
存储程序：将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器（内存），然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。
在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的
冯诺依曼计算机特点：
- 计算机由五大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
- 存储程序
- 以运算器为中心
现代计算机结构
以存储器为中心
硬件
一、内存（主存储器）
存储元：存储二进制的电子元件，每个存储元可以存1bit
MAR位数反映存储单元的个数 MDR位数=存储字长 总容量=存储单元格数*存储字长
例：MAR=4则总共有2^4=16个存储单元；MDR=18则每个存储单元可以存放16bit，一个字（word）=16bit
容量：2^10:k 2^20:M 2^30:G 2^40:T
二、运算器
用于实现算术运算、逻辑运算
- 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（乘积结果太大时辅助存储低位）
- X（通用寄存器）：用于存放操作数
- ALU（算术逻辑单元）：运算器的核心，通过内部复杂电路实现算术运算或逻辑运算
三、控制器
- CU（控制单元）：控制器核心，分析指令，给出控制信号
- IR（指令寄存器）：用于存放当前执行的指令
- PC（程序计数器）：用于存放下一条指令的地址，有自动+1功能
完成一条指令：
- 取指令：PC（从主存中取指令放入IR）
- 分析指令：IR
- 执行指令：CU
取指令：1-4；分析指令：5；执行指令：6-9
CPU性能指标
- CPU主频=1/ CPU时钟周期：CPU内数字脉冲信号的振荡频率
- CPI：执行一条指令所需的时钟周期数
- IPS=主频/平均CPI：每秒执行多少条指令
- FLOPS：每秒执行多少次浮点运算
- 数据通路带宽：数据总线一次能并行传送的信息位数
- 吞吐量：系统在单位时间内处理请求的数量
- 响应时间：从用户向计算机发出请求，到系统对该请求作出响应，并获得所需的结果的等待时间
执行一条指令的耗时：CPU时钟周期*CPI
基准程序：用来测量计算机处理速度的一种实时程序（跑分软件）
三、计算机系统结构层次
三种级别语言：
- 高级语言：C、C++、java/Python、js、shell
- 汇编语言
- 机器语言
编译程序： 将高级语言编写的源程序一次性翻译成机器语言程序（只翻译一次），而后再执行机器语言程序
解释程序： 将源程序一条指令语句翻译成机器指令语句并执行再翻译下一句（每次执行都要翻译）
标签：存储,计算机,程序,指令,原理,执行,CPU,组成 From： https://www.cnblogs.com/yuanyu610/p/17057444.html