王道 第一章 計算機系統概述

這門課學的是邏輯實現，不是具體的機型

主要內容：

• 基本部件的結構和組織方式
• 基本運算的操做原理
• 基本部件和單元的設計思想

運算器：進行算數運算+邏輯運算；一次一般只算兩個數字，多個數據計算會拆開，一次運算兩個數據

位數多：計算精度越高（小數精確，整數範圍大），運算快（一次算64位，在32位機器上要兩次，64位機器一次），可是所需的電子器件也多，運算器長度通常是八、1六、3二、64.

通常來說，運算器的字長和寄存器、數據總線大小是同樣的。若是字長是32位的機器，寄存器和數據總線也都是32.

字長：字長是一個變化的概念，和字節不同。一個字節是8位二進制。對於64位字長的機器，一個字是64，對於32位字長機器，一個字是32.

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控制器

控制器：發號施令的部件，本質就是執行程序，程序由指令構成，取指令、分析指令（譯碼）、執行指令。保證指令按照規定序列自動連續執行，對異常狀況和請求及時響應和處理。

運算器

對於複雜運算，計算機在運算前必須化成多步簡單的加減乘除等基本操做來作。每一個基本操做就叫作一條指令。而解算某一問題的一串指令序列，叫作該問題的計算程序，簡稱程序。例如求解二元一次方程，解題步驟的每一步，只完成一種基本操做（一條指令），而整個解題步驟就是一個簡單的計算程序。

機器語言和彙編語言都是硬件語言，不一樣的計算機機器語言和彙編語言是不同的。彙編和機器語言是一一對應的。

控制器依靠存儲的程序來控制機器，讓機器協調地完成計算任務，這叫程序控制。

控制器反覆交替地處在取指週期和執行週期中。每取出一條指令，控制器中的指令計數器就加1，從而爲取下一條指令作好準備，這也就是指令爲何在存儲器中順序存放的緣由。

指令計數器（PC）不必定是加1，主要是看一條指令佔了幾個存儲單元。若是是一個存儲單元，那麼下一條指令地址就是加1.若是一條指令佔了兩個存儲單元，那麼下一條指令地址就是加2.

性能指標

CPU工做一秒鐘，100ms是用來運算，900ms用來輸入輸出，它的運算利用率是10%，輸入輸出利用率是90%。

通常來說，總線寬度是和機器字長是吻合的。32位計算機的數據總線寬度通常也是32位。

1G X 16bits，表示2^30個存儲單元，一個存儲單元裏有16位二進制數。

對於容量和速度，K、M、G是不同的。1G在速度上是10的9次方。

這裏的MHz和GHz就是10的6次方和10的9次方，

3.6GHz，指的是每秒有 3.6 * 10^9 個時鐘週期，每一個時鐘週期的時間是1 / (3.6 * 10^9)秒。