机组Week1~Chapter1：绪论

博主： Xherlock
发布时间：2022 年 02 月 26 日
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3007字数
分类：计算机组成与体系结构

# Chapter1：绪论

## 1.1 概述 Overview

计算机组成（conputer organization）：包含（encompass）计算机系统全部物理方面，eg：电路设计、信号控制、内存种类

计算机架构（computer architecture）：系统部署实现（implementation）的逻辑方面，eg：指令集、指令格式、数据种类、寻址模式

## 1.2 计算机组件 Computer Components

**软硬件对等原则**：principle of equivalence of hardware and software

Any task done by software can also be done using hardware, and any operation performed directly by hardware can be done using software.

计算机最底层包含三大部件

* 处理器：解释和执行程序
* 存储器：存储数据和程序
* 机制：用于与外部世界传输数据

## 1.3 计算机系统示例 An Example System

![36BA04EBEA488D46551E99EFA3790F1F.png](http://xherlock.top/usr/uploads/2022/02/2735053790.png)

**计量单位**

* Kilo（千）-K-$2^{10}或10^{3}$
* Mega（兆）-M-$2^{20}或10^{6}$
* Giga（吉）-G-$2^{30}或10^{9}$
* Tera（汰）-T-$2^{40}或10^{12}$
* Peta（帕）-P-$2^{50}或10^{15}$
* Exa（艾）-E-$2^{60}或10^{18}$
* Zetta（泽）-Z-$2^{70}或10^{21}$

选取10次幂还是二次幂取决于被测量的事物

Hertz（赫兹）= clock cycles per second（frequency），处理器速度以MHz或GHz来衡量

Byte（字节）= a unit of storage，主存（RAM）以GB衡量，磁盘存储，小系统以GB衡量，大系统以TB衡量

* millisecond = 1/1,000 second 毫秒：硬盘驱动访问时间10-20ms
* nanosecond = 1/1,000,000,000 second 纳秒：主存存取时间50-70ns
* micron（micrometer） = 1/1,000,000 meter 微米：计算机芯片电路以micron测量

RAM：random access memory随机访问存储器，知道位置就可以直接访问内存内容

Cache（缓存：高速缓冲存储器）是访问速度比RAM更快的一种临时存储器

Hard disk capacity：硬盘容量

Serial ATA：serial advanced technology attachment（串行高级技术配置）

port：端口，系统和外部设备连接传输数据

* serial ports（串行端口）：传输数据时用一根或两根数据线发送一连串电脉冲
* parallel ports（并行端口）：使用至少八根数据线同时传送数据
* USB（universal serial bus，通用串行总线）：可自配置，支持即插即用

## 1.4 标准化组织 Standards Organizations

国际标准化组织ISO，the international organization for standardization（不是缩写）

电气电子工程师学会IEEE，the institute of electrical and electronic engineers

国际电信联盟ITU，the international telecommunications union

## 1.5 发展历程 Historical Development

机械计算机 mechanical calculating machines

真空管计算机 vacuum tube computers

* 解线性方程
* ENIAC电子数字积分计算机

晶体管计算机 transistorized computers

集成电路计算机 integrated circuit computers

超大规模集成电路计算机 VLSI computers

**摩尔定律**：硅芯片密度每18个月翻一番

**罗克定律**：建立半导体工厂的主要设备的成本每四年翻一番

## 1.6 计算机层次结构 The Computer Level Hierarchy

Level 6：User level 用户层

Level 5：High-level Language Level 高级语言层

Level 4：Assembly Language Level 汇编语言层

Level 3：System Software Level 系统软件层

Level 2：Machine Level 机器层

Level 1：Control Level 控制层

Level 0：Digital Logic Level 数字逻辑层

## 1.7 计算即服务：云计算 Computing as a Service：Cloud Computing

云计算：因特网提供的任何类型的虚拟计算平台总称

* 基础设施即服务：IaaS（Infrastructure as a Service）
* 软件即服务：SaaS（Software as a Service）
* 平台即服务：PaaS（Platform as a Service）

## 1.8 冯·诺伊曼模型 The Von Neumann Model

程序存储计算机都被称为冯·诺伊曼架构系统

**特点**：

1. 三部分硬件系统
   * CPU中央处理单元：带有控制单元、算术逻辑单元、寄存器和程序计数器
   * 主存系统
   * I/O系统
2. 执行顺序指令处理的能力
3. CPU和主存之间单独的数据路径：冯·诺伊曼瓶颈

run program：fetch（取码）-decode（译码）-execute（执行）

* 控制单元使用程序计数器确定指令位置，从内存获取下一指令
* 指令被编码成算术逻辑单元（ALU）能够理解的语言
* 任何需要执行指令的操作数从内存获取并被放入CPU中的寄存器
* ALU执行指令并将结果放入寄存器或存储器中

## 1.9 非冯·诺依曼模型 Non-Von Neumann Models

神经网络、数据流计算、量子计算、细胞自动机、并行计算、认知计算机

最后修改：2022 年 03 月 02 日

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顶点软件
你写得非常清晰明了，让我很容易理解你的观点。
mars
博主你好，请问怎么知道的alloc函数属于Buffer下的方法...
lj
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Mr.Guan
:@(赞一个)
Typecho
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Xherlock • 2022 年 02 月 26 日

# Chapter1：绪论

## 1.1 概述 Overview

计算机组成（conputer organization）：包含（encompass）计算机系统全部物理方面，eg：电路设计、信号控制、内存种类

计算机架构（computer architecture）：系统部署实现（implementation）的逻辑方面，eg：指令集、指令格式、数据种类、寻址模式

## 1.2 计算机组件 Computer Components

**软硬件对等原则**：principle of equivalence of hardware and software

Any task done by software can also be done using hardware, and any operation performed directly by hardware can be done using software.

计算机最底层包含三大部件

* 处理器：解释和执行程序
* 存储器：存储数据和程序
* 机制：用于与外部世界传输数据

## 1.3 计算机系统示例 An Example System

![36BA04EBEA488D46551E99EFA3790F1F.png](http://xherlock.top/usr/uploads/2022/02/2735053790.png)

**计量单位**

选取10次幂还是二次幂取决于被测量的事物

Hertz（赫兹）= clock cycles per second（frequency），处理器速度以MHz或GHz来衡量

Byte（字节）= a unit of storage，主存（RAM）以GB衡量，磁盘存储，小系统以GB衡量，大系统以TB衡量

RAM：random access memory随机访问存储器，知道位置就可以直接访问内存内容

Cache（缓存：高速缓冲存储器）是访问速度比RAM更快的一种临时存储器

Hard disk capacity：硬盘容量

Serial ATA：serial advanced technology attachment（串行高级技术配置）

port：端口，系统和外部设备连接传输数据

## 1.4 标准化组织 Standards Organizations

国际标准化组织ISO，the international organization for standardization（不是缩写）

电气电子工程师学会IEEE，the institute of electrical and electronic engineers

国际电信联盟ITU，the international telecommunications union

## 1.5 发展历程 Historical Development

机械计算机 mechanical calculating machines

真空管计算机 vacuum tube computers

* 解线性方程
* ENIAC电子数字积分计算机

晶体管计算机 transistorized computers

集成电路计算机 integrated circuit computers

超大规模集成电路计算机 VLSI computers

**摩尔定律**：硅芯片密度每18个月翻一番

**罗克定律**：建立半导体工厂的主要设备的成本每四年翻一番

## 1.6 计算机层次结构 The Computer Level Hierarchy

Level 6：User level 用户层

Level 5：High-level Language Level 高级语言层

Level 4：Assembly Language Level 汇编语言层

Level 3：System Software Level 系统软件层

Level 2：Machine Level 机器层

Level 1：Control Level 控制层

Level 0：Digital Logic Level 数字逻辑层

## 1.7 计算即服务：云计算 Computing as a Service：Cloud Computing

云计算：因特网提供的任何类型的虚拟计算平台总称

* 基础设施即服务：IaaS（Infrastructure as a Service）
* 软件即服务：SaaS（Software as a Service）
* 平台即服务：PaaS（Platform as a Service）

## 1.8 冯·诺伊曼模型 The Von Neumann Model

程序存储计算机都被称为冯·诺伊曼架构系统

**特点**：

run program：fetch（取码）-decode（译码）-execute（执行）

## 1.9 非冯·诺依曼模型 Non-Von Neumann Models

神经网络、数据流计算、量子计算、细胞自动机、并行计算、认知计算机

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