計算機系統概論
1.1 計算機的分類
- 電子計算機從總體來說分為兩大類：
- 一類是電子模擬計算機，模擬計算機的特點是數值是由連續量來表示，運算過程也是連續的。資料表示方式為電壓。
- 另一類是電子數字計算機，它是在算盤的基礎上發展起來的，是用數字來表示數量的大小。數字計算機的主要特點是按位計算，並且不連續地跳動計算。數字表式方式為0和1。
- 電子數字計算機又可以分為專用計算機和通用計算機，通用計算機可以分為超級計算機、大型機、服務機、PC機、微控制器和多核機六類。
1.2 計算機的發展簡史
最先出現四位的計算機，然後是八位，然後是十六位，三十二位，六十四位，到了六十四位的時候，已經可以滿足基本的計算需求了，位數越大，表示資料的精度就越高，資料就越準確。
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計算機的效能指標
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吞吐量：表示一臺計算機在某一段時間間隔內（一般是1秒）能夠處理的資訊量，單位為B/s。
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響應時間：表徵從輸入有效到系統產生響應之間的時間度量，用時間單位來表示，一般是納秒，微秒。
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利用率：在給定的時間間隔內系統被實際使用的時間所佔的比率，用百分比來表示。
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處理機字長：指處理機運算器一次能夠完成的二進位制運算的位數，如32位，64位。
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匯流排寬度：一般指CPU中的運算器和儲存器之間進行互連的內部匯流排二進位制位數，也就是CPU可以從儲存器讀取多少位資料。
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儲存器容量：儲存器中所有的儲存單元總數目，通常用KB,MB,GB,TB來表示。
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儲存器頻寬：單位時間從儲存器讀出的二進位制數資訊量，一般用位元組數/秒來表示。
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主頻/時鐘週期：CPU的工作節拍受主時鐘的控制，主時鐘不斷產生固定頻率的時鐘，主時鐘的頻率（f）叫CPU的主頻。度量單位是MHz（兆赫茲）、GHz（吉赫茲）。
主頻的倒數稱為CPU時鐘週期（T），T=1/f，度量單位是us，ns。
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CPU執行時間：表示CPU執行一般程式所佔用的CPU時間：CPU執行時間=CPU時鐘週期數XCPU時鐘週期
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CPI：表示每條指令的週期數，即執行每一條指令所需的平均時鐘週期數：CPI=執行某段程式所需的CPU時鐘週期數/程式包含的指令數
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MIPS：表示平均每秒執行多少百萬條定點指令數：MIPS=指令數/（程式執行時間*10的六次方）
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FLOPS：表示每秒執行浮點操作的次數，用來衡量機器浮點操作的效能：FLOPS=程式中的浮點操作次數/程式執行時間
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1.3 計算機的硬體
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數字計算機的基本組成：控制器、運算器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置。
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馮諾依曼型計算機：儲存資料同時也儲存程式，按照地址自動執行，五大部件，其中有控制器、運算器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置，以運算器為中心。
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運算器：可以進行算術運算和邏輯運算，計算機中參與運算的數值都是二進位制的，運算器的長度一般是8/16/32/64位。
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儲存器：儲存資料和程式，分為記憶體和外存。
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控制器：每一條基本操作叫做指令，而解決某一問題的一串指令序列，叫做該問題的計算程式，簡稱為程式，每條指令應該明確的告訴控制器，從儲存器的哪個單元取數，並且如何操作。這樣指令的內容就分為兩部分，即操作的性質和運算元的性質。前者稱為操作碼，後者稱為地址碼。
其中操作碼指出指令進行哪些操作，例如加減乘除取數存數等，而地址碼錶示參加運算的資料從儲存器的哪個單元來或者運算結果到哪個儲存單元去。
指令的操作碼和地址碼用二進位制程式碼表示