04.第04节课第一章计算机系统概述&

罗泽兵 · 发表于 2024-4-15 08:54:18

接下来呢，我们来学习一下第三节计算机的性能指标，那么那么我们来看一下计算机的性能指标。主要影响他的三个方面的因素有哪些？往年呢，在计算机性能指标这一章节当中也是一个。考的比较多的内容啊，主要考察计算机性能指标的一个计算怎么样去计算他的性能指标？再有就是考察他之间的一个单位的单位的转换。单位的模数啊，计算机性能指标的三个因素，我们可以看到有机器自长。存储容量还有运算速度，其中运算速度是他的一个重点和难点，还是一个考点，

希望同学们认真的重点的去学习一下。我们往下看，首先我们来看一下计算机的机器字长啊，计算机的机器字长对于CPU来说。啊，他是指CPU一次能够处理数据的一个位置啊，我们都知道计算机处理数据往往是以二进制为运算单位的。一次能运算多少个二进制的位数啊？那我们就称之为是什么是计算机的一个机器自长？嗯，计算机的机器制成与咱们CPU的寄存器的位置也是有关系的，好在我们CPU当中还有集成器。储存储器当中都有一些寄存器啊，寄存器的大小多少嗯，是能是与我们CPU的寄存器的位数有关的。

字长越长，是的，表示范围越大，精度也会越高。同时，字长可以影响机器的运送速度。机器字长越长表示，咱们机器CPU一次能处理的二进制的位数就越多。我们的运算速度也会越高。同时，机器自长对于我们硬件的造价有较大的影响。嗯，机器字长越长，处理相应的二进制的位置越多，我们就需要更多的一些电路啊，

从这就影响了我们的一个硬件的造价。这些字长也影响了加法器l acc或alu，还有数据总线。等存储自长的一些位置，那么这是我们所说的机器自长啊，接下来。我们来看一下。他的存储容量什么是存储容量呢？存储容量包含哪些内容呢？它包含了两个方面。包含了两个方面，一个是总存储容量，一个是总存储容量啊。他表示的是存放二进制信息的总位数，存放二进制信息的总位数能存。

存储器当中能够存储多少？二，进制信息多少位？二，进制信息，这就是我们所说的存储容量。嗯，存储容量储存容量，他的特点是什么？嗯，我们他的容量的大小啊，容量的大小，容量越大就可以。运行比较复杂的程序支撑我们软件一个更更好的环境。储存的容量的大小往往有是有限的啊，

我们以前的时候可能是几兆啊，再往后发展就是几g啊，甚至是更大几t。但是他的容量是有限的啊，有限的，这也是限制了我们计算机发展的一个重要的瓶颈。啊，容量越大，因为它就可以运行复杂的程序，使我们计算机软件的环境更加完善。我们运算的速度更快。嗯，但是因为它的容量有限，所以就限制了我们的计算机的一个发展的发展。嗯，

储存储存储储存容量就相当大了啊嗯，有的上g上。上上g，上TD。储存处理器的容量可能就比较大了，就比如说我们的上g上t等等。那我们来看一下主存储容量，他是怎么来计算的啊？他包含包含了两个方面啊？一个是存储单元的个数，也就是我们所说的mar。啊，另一个是存储的字长是我们的mdr啊mar是代表了存储单元的个数，也就是我们前面前面提到的。啊，

门牌号有多少个门牌号嗯。嗯，然后存mdr mdr数据集成器，它是存储的数据啊，存储数据有多少？存储了多少字长？那我们来计算组存数，是我们要怎么来计算呢？比如说我们来举个例子mar的长度是10 mdr的长度是八。那我们能量是什么啊？不是用十×8哈，而是二的十次方乘以八位啊。乘以八位，也就是1k×8位。同样，

如果是16 mar是16 mdr是32，那我们的组存配置的容量是什么？是什么？就是一六十4k×32位。这里为什么是64k呢？因为1 k=2的十次方，那么就嗯，剩下的是二的六次方k2的六次方是64就是得到了我们64k。32。我们这里可以看到呃，提到了一个是字节数，还有字节。是怎么样啊？来进行换算的哈，二的13次方13次方等于什么等于1 KB也就我们的小。

1b一个大小的b啊，等于二的三次方b小b哈是比特比特位是我们的比特位。bit小b。这之间的一个数据的转换，我们要知道啊，考的时候不要是非常容易混淆的，有些同学。二的21次方等于说多少二五六TD 256 TD。有些同学在买计算机的时候，买电脑的时候看到了他的存储容量，说哎，我的存储容量怎么不对呀是吧？那那么你就要看一下他是用的什么单位啊？用的什么单位来进行计算的？那普存储容量往往就比较大了啊，

往往就比较大了啊，他是指计算机系统中连接运行的辅助存储器的容量。嗯，用字节数来表示的话，比如说500 GB啊，700M嗯。那500 GB这里的5 GB都是以一个十进制为来表示的啊，1 GB=2的30次方b。20，30次方b。大写的d哈。就是我们的存储容量，容量就1M1M等于多少等于多少。1k等于多少啊，然后a GB等于多少，

这之间的一个转换都是一块的十次方嗯，上一个单位。那么，接下来我们来看一个例子啊，看一个例子来，具体的看一下我们主存储器的容量是怎么来计算的？看到这张图当中，我们可以看到哈地址寄存器到我们存储体之间有一个译码器和驱动器啊，需要把我们的。嗯，二进制的位数转换成我们实际的地址，存储的地方，存储单元。实际的存储地址。我们可以看到这一行一行，

每一行代表的是一每一个门牌号，也就是我们刚刚所说的存储单元的个数啊。有多少个存储单元嗯，我们可以看到这个图当中一二等等的，就比如说嗯。再往下啊，那么多的存储单元的个数啊，存储单元的个数。每一个存储单元当中，有多少个床位？有多少位啊？我们可以看到这一二三。四五六七八就是我们刚刚所说的。存储字长有多少个？有八个我们这个图当中给出的例子，

当中是有八个床位。然后对应了n个门牌号，n个门牌号和八个床位。它的存储地址的大小取决于我们地址寄存器的一个长度啊，比如说我们在这个图当中，它有n位地址。n位地址，那么他对应了多少个存储单元就是二的N次方的存储单元，那么我们由此由此可以看出。怎样去算他的总容量啊，总容量我们用存储单元的个数，存储单元的个数乘以存储字长。我们这里面的存储正常是多少是八啊？是八位，然后存储单元的个数啊。

二的N次方，我们拿二的三次方来举例子话，假如说是有三个三位配置，那么他就会有二的三次方个存储单元。我们就用二的三次方乘以八。啊，就等于二的三次方。乘以1b大写的b啊，因为。就等于8b，这是我们进行的一个例举例计算。那么，接下来我们继续来看一下计算机性能指标当中的运算速度。计算机的运算速度，它的影响因素有哪些？

我们可以看到哈，有他的计算机的。主频计算机的主频主频率是多少？还有他的执行的操作执行操作。执行什么样的操作？执行加法还是减法还是乘法？还有一个影响因素是组存的速度。我存储器他们读取数据的一个速度是什么样子的都可以影响我们的运算速度。早期呢，我们使用完成一次加法或者乘法所需要的时间来横向来衡量运算速度。但是呢，我们不能够仅仅的以加法或乘法来单独的去来衡量运算数值，因为还有其他的一些运算方法。所以嗯，我们又有了一些的衡，

一系列的衡量方式，我们可以看到第一个就是说他的主屏。主题是什么意思？就是我们的主时钟频率啊，主时钟频率就是我们CPU工作工作节拍。受主时钟的一个控制主时钟不断产生固定频率的一个时钟，它的单位是赫兹。m赫兹或g赫兹啊，再有一个衡量方式往下看，是我们的吉普c法。什么是吉普森法呢？就是我们的嗯sigma I从一到nfi×ti。他的一个计算公式是这样的，什么意思呢？是我们综合考虑每条指令的执行时间，

以及他们在全部操作中所占的一个百分比。啊，不单单仅仅在考虑嗯。是加呃一条指令执行的时间是我们每条指令指令执行时间，以及他们在咱们所有操作当中所占的一个百分比。是我们的几个c法公式，就是TM等于这个吗？从I从一到af I×ti。还有我们的CPI CPI是什么意思？是执行一条指令所需要的一个时钟周期。嗯，我们的计算公式是CPI等于执行某段程序所需的CPU时钟周期啊CPU的时钟周期。我们执行这一个程序啊，所需要用户所需要的CPU的时间周期，然后再除以。

啊，这一段程序包含的所有的指令的一个条数。就是执行一条指令，我所需要的一个时钟周期是多少？是我们的一个ctr。啊，还有一个是m miss。百万条指令每秒max指的是百万条指令每秒就是我们执行嗯，他的公式是。指令条数除以执程序的执行时间乘以十的六次方。就是我们执行嗯，每百万条指令啊，需要多少秒百万条指令，每秒每秒执行百万条指令数。是我们的时钟，

它等于时钟频率。除以CPI×10的六次方。和CPI也是有一定关系的，这是他们之间的一个公式的换算。除了执行这些指令之外，我们还需要一个计算机的操作过程，当中还需要对浮点数进行一个操作。啊嗯，我们执行辅导辅导操作的时候是比较耗时间的啊，比较耗时间的，我们有一个啊，我们就用了一个m来衡量。来衡量是指的浮点操作每秒啊，我们他的单位有，如果是只用浮点操作每秒来表示的话，

前面的数量数据就会非常大。好，我们又进行了一个单位之间的一个换算，比如说m flow SM flows是百万资料操作每秒。啊，然后还有gflops g flop指的是什么？是十亿次浮点操作每秒。还有就是pf lot f lot指的是万亿次浮点操作每秒，然后pf lot是千万亿次浮点操作每秒。还有再往上的话，再往上的话是十亿log是十的18次方。四，浮点操作每秒再往上是十的21次。浮点操作每秒是用的z标次来表示的。在我们新的考纲当中，

新增加了两块内容，就是我们的和z这两个。啊，这两个单位是什么啊？是什么是用什么来表示的？他的一个数据的转换是什么样的？是十个？是十的18次啊，好次有点操作能力，内部的次是十的21次。好四不要超过每秒。它们之间差相差的是十的三次方是十的三次方哈。这是我们的运算数据当中的一些衡量方式。一些衡量方式包括主频基普森法CPI。类似f flops f flops f flops当中，

尤其要注意的是e flops和z flops。分别是十的18次方次次的操作，每秒和20，十的21次方次次的操作每秒。它们之间的单位换算是以十的三次方为基数的。再往下看，除了这些因素之外，还有一些什么来影响我们的运算速度，其他的衡量方式是哪些呢？我们可以看到，还有第一个是吞吐量，吞吐量表示的是什么？表示的是一台计算机在某一时间间隔内。能够处理的信息量，他的单位是字节每秒，

单位是字节每秒，是在某一时间间隔内能够处理多少信息？啊，能够处理多少信息？能够处理多少？二进制v多少字节对吧？这是表示他的一个吞吐量。除了存储量之外，还有就是响应时间，响应时间表示的是什么？它表示的是从输入有效。到系统产生相应之间的时间度量啊，用的是时间单位来度量的，就比如说我们的微秒和纳秒。啊，

我们在运行一个软件时，他多久能给我们一个响应啊？如果他响应的比较慢的话，那么我们就说这个电脑比较卡，对吧？如果他想的比较快的话，那么它运行的速度就比较快比较快啊，是用时间的单独来衡量啊，往往就是以纳秒啊，微秒啊来进行。嗯，他的来表示他的一个单位怎么样？一个单位。然后再就是cpu的时钟周期，什么是cpu的时钟周期呢？

是我们主屏的倒数啊，主屏的倒数我们称之为。时间周期，我们的公式是用大t来表示，大t等于。晚安。f五分之一。我们的单位也是用时间单位来表示的啊，用时间单位来表示的微秒和纳米。除了CPU的时钟周期以外，还有就是CPU的执行时间。CPU的执行时间指的是什么？是执行一段程序所占用的CPU的时间。啊，执行某一段程序，

我再用CPU的时间是多少啊对吧？那我们用公式怎么来表示啊？是计算方式是什么？就是CPU的执行时间，它等于什么啊？等于CPU的时间周期。啊，成语。CPU的时钟周期长，我就执行了一个程序，我占用CPU的。在运用CPU的时间是多少啊？在用的CPU的时间是多少？就是CPU的执行时间。这是他的其他的衡量方式的四种啊，

包括吞吐量，显示时间CPU的使用周期和CPU的。执行时间。那么好，我们看完了这嗯，看完了计算机性能指标的三个方面，我们来回顾一下这一第三节这一章当中的一个小的知识点啊，计算机性能指标的。一个知识点，它包括什么？包括存储器的一个容量啊啊，存储器的容量，如有出来反应呢，由我们mar和MB 2。啊来反应用mar×mdr就是我们的存储器的一个容量mar和位数，

它反映了存储单元的一个量。啊，存储单元的数量也就是我们所说的门牌号，我们门牌号我们有多少位有多少位嗯，存储单元。我们可能就。我们来看一下啊，计算机的性能指标当中的存储容量啊，计算机指标的存储容量。它是由mar和mdr来反映的，就是我们的嗯mar×mdr，我们可以得到计算机的一个存储容量。mar反映的是什么呢？MA 2的位数反映的是存储单元的数量啊，也就是我们有多少位啊？

有多少位？我们就有多少？那么，我们来简单的回顾一下计算机的性能指标当中的重要的知识点啊，重要的一些考点啊，第一个我们来看一下存储器的容量。存储器的容量啊，它有什么来影响呢？是由我们mar和mdr来决定的啊，计算机的存储容量就等于。mar×mdr，我们前面也有讲到过mar相当于什么啊，相当于我们的一个。啊，存储单元的一个数量啊，

存储单元的一个数量，存储单元的一个数量。我们有多少位mar？我们就二的N次方个存储单元。md 2反应是每个存储单元的大小啊，就比如说我们的啊，每个门牌号里面对应的什么呀，对应的有多少个床位是吧，有多少个床位？我们他们之间的一个计算是什么样子的啊？是怎么计算的？我们前面有讲到哈，然后再就是我们的CPU和我们CPU。CPU嗯，它的一个时钟周期是指的什么？

好像是CPU中最小的时间单位时钟周期，它是CPU当中的最小时间单位。每一个动作至少要有一个时钟周期，然后再就是主频，我们的时钟频率啊。它等于时钟周期的一个倒数时钟周期的一个倒数单位有赫兹有m赫兹还有g赫兹。嗯，还有就是CPI CPI指的是什么？是指的是执行一条指令所需的时钟周期数。然后再就是CPU的执行时间啊，CPU的执行时间运行一个程序，所花费的时间我运行这段是这段程序，我要花费多少多少时间啊？他的公式是用什么用指令条数乘以CPI再除以主频除以主频。还有就是我们的内斯啊，

还有艾斯内斯刚刚说到的是百万条指令，每秒执行多少百万条指令？apps是每秒执行多少条指令啊？多少条指令是用主频除，以平均的CPI。就是我们还有一个是浮点，浮点，浮点数嗯，计算的一个时间fflowf flows。每秒执行多少次浮点运算啊？每秒执行多少次浮点运算在这个过程当中，我们要注意一个单位的换算啊，单位的换算好影响。影响计算机性能，影响运算速度的其他的性能指标，

包括数据的路由宽度啊，数据数据通路的宽度啊。还有吞吐量啊，响应时间啊，基本程序啊，等等啊，我们常用的数量单位常用的数量单位，我们这个必须要掌握的哈，比如说我们描述存储容量。我们要是存储容量或者是文件大小，我们用什么？我们用k是吧？用k用字节数啊，用字节数用。来表示啊AK等于什么等于二的十次方二的十次方em等于什么等于二的20次方。

1 t=2的30次方，1 t=2的40次方，这里这里的单位换算都是以。二的二的什么二的十次方二的十次方来进的。然后描述频率和速率时，我们用到的是什么？就比如说我们浮点运算当中呢？提到过的。提到过的嗯，咱们那个嗯嗯mflops啊百万福点操作没有和gflops，还有t flops。然后PC lop se clops z clops他们之间的单位换算用到的是咱们的啊，是以十的十。是二的是十的多少次方？十的三次方，

十的三次方，这里的k啊，代表的是十的三次方，这里的m代表的是十的六次方，这里的k代表的是十的九次方。嗯，是这里t代表的是十的12次，方g是十的九次方，这是常用的数量，单位之间的一个换算。所以我们要知道的哈，那么嗯，说完这些，我们本节当中的计算机性能指标的主要内容就是说就讲完了哈，就带大家学完了。

啊，它有主要的三个方面啊，第一个是机器自藏啊，是指我们CPU嗯，执行一条CPU进。那么说到这里，我们的啊，计算机的性能指标的主要内容就带大家学完了啊，它主要有三个啊，影响因素，第一个是机器最长。第二个是存储容量，第三个是运算速度。在每一个性，每一个性能指标当中，

我们需要注意的内容，需要注意的点是什么？希望同学们课下的时候积极的去思考一下。那么，讲完计算机的性能指标，我们本章当中，计算机概述的内容就讲完了哈，就讲完了，那我们来简单的呃，回顾一下计算机系统概述。那第一个大方面，我们讲到的是计算机的发展历史。当然，这个在我们的考核当中已经删除了。咱们为了是保证系统知识的完整性，

又给大家简要的提了一下啊。嗯，第二个大方面是我们的计算机系统的层次结构，这个呢，也是咱们的难点和重点啊，是咱们的主要考点。嗯，它包含几个方面？这四个方面第一个是计算机系统的基本组成，我们这里讲到了计算机系统的层次结构。有五层对吧啊，然后还有就是计算机硬件的基本组成，我们讲到了冯诺依曼计算机硬件的基本组成是什么的？它的特点是什么？这里需要同学们重点掌握，

还有现代计算机硬件组成的一些框图是什么样的？我们也必须要掌握的，要掌握啊，然后第三块是计算机软件和硬件的关系。我们计算机软件和硬件是什么样的关系呢？嗯，对吧？它是相辅相成的一个关系，相互影响的啊，然后再就是计算机的一个工作过程，这是我们的重点和考点。第三，大部分讲到了计算机性能的指标。计算机性能指标包括我们刚刚讲到的机器自长存储容量。和运算速度啊，

在以上就是咱们本章当中，计算机系统概述所讲的。知识点那么我们来再次看一下本章当中的考点和重点有哪些？啊，第一块就是计算机系统的层级结构，包括了计算机系统的基本组成，计算机的硬件，计算机软件和硬件的关系，以及咱们计算机的工作过程。啊，第二块就是我们计算机的性能指标，性能指标包括它的吞吐容量，还有响应时间是什么？那CPU始终都这是什么主频CPI CPU的执行时间是什么？还有这些单位之间的换算啊。

和单位之间的换算类啊，还有浮点操作的运算的时间啊m flow g flow。t flow sf flows，尤其是要注意的是z flows和e flows，他们之间啊e flows是什么？是十的多少次方十的18次方？四五点操作每秒啊，然后z标志是十的21次方是吧？所以这个是我们新增的啊，新增的考点呢，往往也是咱们。仍然容易考到的地方，所以同学们要注意一下哈，那么好，我们说完考点和重点，

我们本章计算机系统概述的主要内容就讲到这里了。

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