第1章复习要点
一．计算机发展历史
1. 从第一代到第四代计算机各自的主要特点
第一代采用电子管元件(非冯诺依曼体系结构)，第二代采用晶体管元件，磁芯作内存，磁鼓、磁带作外存等。第三代采用中小规模集成电路，半导体存储器作内存，出现了微程序控制，Cache，虚拟存储器，流水线等技术。IBM公司提出了“兼容机”的概念，DEC公司提出了总线结构。第四代采用大规模/超大规模集成电路，出现了微处理器，出现了共享存储器，分布式存储器及大规模并行处理系统等技术。 2.冯诺依曼结构要点，“存储程序”思想 二．计算机系统的基本组成
1. 现代计算机的原型—IAS计算机 2. 指令与数据
3. 软件与硬件的接口界面---ISA指令集体系结构 4. 系统软件与应用软件的概念 三．计算机系统的层次结构
1. 现代计算机系统中从硬件、ISA，到操作系统、语言处理系统和应用程序的层次结构关系。
2. 最终用户、应用程序员、系统管理员、系统程序员他们分别工作的层面。 3. ISA会涉及哪些内容？ 四． 计算机系统性能评价
1. 响应时间，吞吐率，CPU时间，MIPS，MFLOPS，基准程序（Benchmarks） 2. CPI的计算
3.性能评价程序—基准程序（Benchmarks）
? 计算机是一种能对数字化信息进行自动、高速算术和逻辑运算的处理装置。 ? 冯诺依曼体系结构
早期，部件之间用分散方式相连；现在，部件之间大多用总线方式相连；趋势，点对点（分散方式）高速连接。 主要思想：“存储程序”思想。
计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。 各基本部件的功能是：
存储器：能存放数据和指令，二者形式上没有区别，但计算机应能区分数据还是指令。 控制器：应能自动取出指令来执行。
运算器：应能进行加/减/乘/除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算。
输入设备、输出设备：操作人员可以通过其和主机进行通信。 内部以二进制表示指令和数据。每条指令由操作码和地址码两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。由一串指令组成程序。
采用“存储程序”工作方式。 ? 计算机性能评价：
吞吐率：也称带宽，单位时间内完成的工作量。
响应时间：也称执行时间或等待时间，是指从作业提交开始到作业完成所需要的时间。 不同应用场合用户关心的性能不同：
要求吞吐率高的场合，例如：多媒体应用（音/视频播放要流畅）。 要求响应时间短的场合：例如：事务处理系统（存/取款速度要快）。
要求吞吐率高且响应时间短的场合： ATM、文件服务器、Web服务器等。
CPU时间：CPU用于程序执行的时间。分为用户CPU时间（真正用于运行用户程序代码的时间）和系统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）。 其他时间：指等待I/O操作完成或CPU花在其他用户程序的时间。 时钟周期：CPU主脉冲信号的宽度。
主频：CPU中主脉冲信号的时钟频率，为时钟周期的倒数。
系统性能(System performance)：系统响应时间，与CPU外的其他部分也都有关系。 CPU性能(CPU performance)：用户CPU时间。 CPI：执行一条指令所需要的时钟周期数。
基本的性能评价标准：CPU的执行时间。程序由指令构成，CPU执行时间就是执行程序中每条指令的时间。
CPU 执行时间 = CPU时钟周期数 / 程序 × 时钟周期
= CPU时钟周期数 / 程序 ÷ 时钟频率 = 指令条数 / 程序 × CPI × 时钟周期 CPU时钟周期数 / 程序 = 指令条数 / 程序 × CPI CPI = CPU时钟周期数 / 程序 ÷指令条数 / 程序 MIPS：平均每秒执行多少百万条指令。（平均值，结果不可靠） 峰值MIPS：一组平均CPI最小的指令组合得到的MIPS。 相对MIPS：由某公认的参考机型定义的MIPS。（表现为参考机型的多少倍） MFLOPS：每秒执行的浮点运算有多少百万次。（GFLOPS：10^9；TFLOPS：10^12。） 基准程序：专门用来进行性能评价的一组程序。（基准程序通过运行实际负载来反映计算机的性能）
执行时间的归一化值=参考机器上的执行时间÷被测机器上执行时间 SPEC基准程序集：应用最广泛且最全面的性能评测基准程序集。
SPEC比值：将测试程序在Sun SPARCsatation上运行时间的执行时间除以该程序在测试机器
上执行时间得到的比值。（比值越大，机器性能越好）
综合性能评价的方法可用以下两种平均值来评价：Arithmetic mean(算术平均)：求和后除n（能得到总平均执行时间）Geometric mean(几何平均)：求积后开根号n（平均规格化执行时间使用）。 ? 名词解释：
系列机：又相同的或相似的指令集，相同或相似的操作系统的计算机。 兼容：相同的或相似的指令集，相同或相似的操作系统。 中央处理器CPU：整个计算机的核心部件，主要用于指令的执行。（包括数据通路和控制器） 数据通路：包含算术逻辑部件和通用寄存器等，用于执行算术和逻辑运算等操作。 控制器：用于对指令译码，生成相应控制信号，以控制数据通路进行正确操作。
第1章 计算机系统概述复习要点
