1．计算机系统概述
（×）计算机的发展历程
（详见教材）
（★★）冯·诺依曼计算机结构
冯·诺依曼计算机结构的特点
- “存储程序”工作方式
- 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 5 个基本部件组成
- 指令和数据存储在存储器内；控制器能控制指令自动执行；运算器可以算术运算、逻辑运算；操作人员通过输入输出设备使用计算机
- 计算机内部用二进制表示指令和数据；每条指令由操作码（指名操作类型）和地址码（指出操作数所在地址）组成；一组指令组成程序
计算机硬件的基本组成与功能
- 中央处理器（CPU）
- 存储器
- 外存
- 内存
- I/O 控制器
- 外部设备
- 总线
计算机系统的组成（硬件+软件）及其层次结构
- 应用（问题）
- 算法
- 编程（语言）
- 操作系统 / 虚拟机
- 指令集体系结构（ISA）
- 微体系结构
- 功能部件 / RTL
- 电路
- 器件
其中 ISA 为软硬件的交界面
计算机的工作原理
（详见教材）
（★★）计算机的性能指标
CPU执行时间
- 用于程序执行的时间，包括
- 用户 CPU 时间：用于运行用户程序代码的时间
- 系统 CPU 时间：为了执行用户程序而需要 CPU 运行操作系统程序的时间
CPI（★★★★）
- 执行一条指令所需要的时钟周期
- 一些公式
- \(CPU执行时间 = \frac{程序所含时钟周期数}{时钟频率}=程序所含时钟周期数\times 时钟周期\)
- \(程序的总时钟周期数=程序所含指令条数\times CPI\) （这里的 CPI 是综合 CPI ）
- \(程序总时钟周期数=\sum_{i=1}^{n}(CPI_i\times C_i)\) （有 n 种不同的指令，第 i 种指令条数和 CPI 分别是 \(C_i\) 和 \(CPI_i\) ）
- \(CPI = \sum_{i=1}^{n}(CPI_i\times F_i) =程序总时钟周期数\div程序所含指令条数\) ，其中 \(F_i\) 为第 i 种指令在程序中所占的比例
- \(CPU执行时间 = CPI\times 程序总指令数\times时钟周期=\frac{(指令条数\times CPI)}{主频}\)
时钟周期 T
- CPU 主脉冲信号的宽度
主频 f
- 时钟周期的倒数：f = 1 / T
MIPS
- 每秒执行多少百万条指令
- 公式
- \(MIPS=\frac{指令条数}{执行时间\times 10^6} = \frac{主频（注意以MHz为单位）}{CPI}\)
参考资料
- 计算机组成与系统结构.袁春风等
- 2020年计算机组成原理考研复习指导.王道论坛