计算机组成原理(绪论、第一章-new1).ppt

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1、主讲人：宋宜斌,计算机组成与体系结构,计算机组成原理,前 言“计算机组成与体系结构”是计算机科学与技术、软件工程专业的核心专业基础课程之一。从课程地位来说，它在先导课和后续课之间起着承上启下的作用。本课程以单处理机作为主要对象，研究和学习计算机系统的组成与体系结构原理。课程内容具有知识面广、内容多、概念强、更新快等特点。,本课程选用白中英教授主编的计算机组成原理（第四版）作为主授教材。参考书：1、计算机组成原理，唐朔飞主编，高教出版社，2000年12月2、Computer Organization and Architecture William Stallings主编，高教出版社，2001年

2、8月3、计算机组成与体系结构，王诚主编，清华大学出版社，2004年1月,课程教学要求,本课程教学要求：（1）掌握基本概念、学会分析方法；（2）注重系统性学习特点，建立计算机整机概念；（3）掌握合理的知识结构，为进一步深入学习本专业的后续课程打下良好的基础；（4）理论教学与实践教学结合，注重能力的培养和对计算机总体结构知识的把握；（5）尽可能地反映新技术、新动向，以适应计算机技术发展和变化快的需要。,课程教学方法,本课程教学方法：多媒体+CAI 网络教学平台(课程主页）“实验+课程设计”相结合的实践环节 力求形成“理论、抽象、实现”三个过程相统一的教学体系。（欢迎同学访问校园网上本课程的网上教学

3、内容）,课程内容简介,课程主要内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机

4、系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（

5、4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持,课程重点章节内容：（1）计算机系统概述（2）运算方法与运算器（3）内部存储器（4）指令系统（5）中央处理器（6）总线系统（7）外围设备（8）输入/输出（I/O）系统（9）操作系统支持（部分概念）,学时安排,课程学时安排：本课程学时安排：堂内授课学时：68学时 实验：8学时（计划进行4个实验）另外：本学期末进行课程设计（一周）。,（计算机组成原理实验室）,（计算机组成原理实验系统）,（计算机组成原理仿真实验装置）,第一章 计算机系统概论,概述计算机的系统层次结构计算机硬件的基本组成(五大部件

6、)计算机软件的分类计算机的基本工作过程简介计算机的发展历程了解计算机性能评价指标和相关参数吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS等。,本章主要内容：,1.1 计算机的分类与应用,1 计算机的分类2 计算机的应用,计算机的分类与应用,1 计算机的分类,计算机从总体上来说分为两大类:模拟计算机和数字计算机。,主要特点：模拟计算机：模拟运算器件、连续变量（如：电压、电流等）、运算过程连续。数字计算机：逻辑电子器件、开关变量（离散的数字量）、数字式按位运算（离散式运算）。,计算机的分类,计算机分类,表1.1 数字计算机与模拟计算计的主要区别（P1）,（本

7、课程将以数字计算机为主要对象，讨论计算机的组成原理与体系结构）,计算机分类,数字计算机根据规模、速度、价格及性能等指标，又可分为专用计算机和通用计算机。专用机：以快速、经济和高集成度为主要指标的特殊计算机，它是针对某一任务设计的计算机，但是它的适应性较差。通用机：适应性较高，但是牺牲了效率、速度和经济性。通用计算机根据性能、价格、体积等又分六类，见图所示（书P1 图1.1）。,计算机分类,计算机发展突飞猛进，随着超大规模集成电路的迅速发展,今天的小型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机。,2 计算机的应用,计算机之所以迅速发展,其生命力在于它的广泛应用并协助人类取得了辉煌的成

8、就。计算机的应用范围几乎涉及人类社会的所有领域。主要应用领域包括：科学计算 自动控制和测量 信息处理 教育和卫生 家用电器 人工智能（具体内容请自阅书P26）,计算机的应用,计算机的应用,重要的是：计算机深刻地影响了人类社会的发展，促进了人类社会的进步。从这个意义上来说，计算机是20世纪人类最杰出的科技成就之一。,（那么，计算机的基本组成结构如何呢？）,冯.诺依曼思想:(当前计算机的主流体系结构）,“计算机”应当具有如下基本功能:计算功能、存储记忆功能、输入输出功能、判断功能、自我控制与协调功能。,一般包括两个层面：硬件+软件,1.2 计算机的硬件结构,以冯.诺依曼型计算机为分析对象：,计算机

9、的硬件,1 计算机的硬件系统基本组成,运 算 器,控 制 器,主存储器,输入设备,输出设备,总线 和 输入输出接口,高速缓存,虚拟存储器(磁盘设备),（第二章）,（第五章）,（第三章）,（第六章）,（第七、八章）,CPU,计算机的硬件,第四章：指令系统,（第九章）,教材（书P5-8）以算盘计算为例，引出冯.诺依曼式计算机的一般组成结构为：运算器+控制器+存储器+输入/输出设备。,计算机的硬件,当前计算机的主流体系结构仍然是以冯.诺依曼思想为架构核心，这也是本课程学习与讨论的主要路径。,CPU,主机,一般结构有:(1)以存储器为核心的组成结构;(2)以处理器为核心的组成结构.,冯诺依曼计算机硬件

10、组成框图：,算术运算逻辑运算,存放数据和程序,将信息转换成机器能识别的形式,将结果转换成人们熟悉的形式,指挥程序运行,（以处理器为核心）,各硬件部分的主要功能与特点：1.运算器运算器又称算术逻辑运算单元（ALU），能进行算术运算,还可进行逻辑运算。(运算器基本结构见CAI演示）采用二进制模式：二进制数的运算规律非常简单,在电子线路中比较容易实现（如：双稳态触发器）。二进制数的位数越多,计算的精度就越高。当然,所需的电子器件也越多。目前计算机的运算器长度一般是8位、16位、32位或64位。（具体内容将在第二章中详细讨论。）,2.存储器,存储器的功能:存储数据和数码化后的程序。存储器包括如下名词概

11、念：,存储单元:在存储器中，保存一个n位二进制数的n个触发器,组成一个存储单元。存储容量:存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB、GB”等表示,如：128KB、64MB、20GB等。存储容量越大,表示计算机记忆储存的信息的能力就越大。地址:存储器中各个存储单元的编号,称为地址。（CAI演示）,计算机的硬件,二进制数,内存储器（主存）：存放直接为CPU提供数据与程序服务的存储器。其特点为：工作速度较快，但是其存储容量比外存小。外存储器(辅存）:存储容量很大的辅助存储器，其主要特点是存储容量大，价格便宜，但是工作速度较慢。（内存储器的具体内容将在第三章中详细讨论）,存储器类别有：,3.控

12、制器,计算机的硬件,控制器是计算机中控制各部件有条不紊地进行工作的器件。其任务：从内存中逐条取出的指令并加以分析，然后依次向有关部件发出操作命令，以实现各指令的功能。,通常：取出指令的所需时间叫做：取指周期 执行指令的所段时间叫做：执行周期 而这两个周期之和，称为该指令的指令周期。,名词与基本概念,（1）计算程序计算机求解任何问题，都是化成一步一步简单的加、减、乘、除等算术或逻辑基本操作来做。每一步基本操作就用一条指令来控制实现。而解算某一问题的一串指令序列,叫做该问题的计算程序,简称为程序。书P5-6给出的一个简单运算程序例子:,（2）指令的形式 每条指令必须明确告诉控制器,从何处取出操作数

13、,并进行何种操作；操作结果送到何处；等等。指令基本格式：操作码地址码。,操作码功能：表示指令所要进行的操作，如加、减、乘、除、移位、取数、存数、等等;地址码功能：表示参加运算的数据应从哪个单元取,运算的结果应存到哪个单元，等等。注意到：存储器中保存的数据或指令（程序），都是二进制形式的数码。（CAI演示）,名词与基本概念,（3）冯.诺伊曼型计算机的工作特征 冯.诺伊曼型计算机：计算机总是根据事先编制好并放在存储器中的计算程序（即：存储程序），依次执行程序的指令，进而完成所对应的任务。所以说：“存储程序控制”-冯.诺伊曼型计算机的主要特点。,(4)指令字和数据字计算机中的“字”：指一串由0和1（

14、二进制）数字组成的代码,一位(bit)代码是数字计算机的最小信息单位。通常，CPU向存储器存入或取出信息时，以字节(B)或字(W)为基本信息单位。字节：一个“字节”由8位二进制代码组成；字长：一个“字”一般由一个或多个字节组成。通常把组成一个字的二进制位数叫做字长。计算机字既可以代表指令,也可以代表数据。代表数据的称为数据字；表示指令的称为指令字。,名词与基本概念,问题：所有指令和数据都是二进制数码形式放在内存中。那么，计算机如何来加以区分呢？计算机对指令和数据的区分：一般来讲：1、时间上：在取指周期中，CPU从内存读出的信息一定是指令；而执行周期中从内存读出或写入的信息一定是数据。2、空间上

15、：指令一定流向控制器；而数据则是在内存（或寄存器）与运算器之间流动。,指令周期分为：取指周期+执行周期,11.冯诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是_ A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元,例:2009年考研题:,答案：C 考点：冯诺依曼思想的基本概念,指令流与数据流：当一个取指周期内同时从内存取出多条指令时，即向控制器送出“指令流”；当在一个执行周期内同时处理多个数据时，则形成所谓的“数据流”。这种概念常出现在流水线结构或分布式处理计算机的分析与讨论中。,适配器与输入设备,4.输入输出

16、（I/O）设备与适配器I/O 设备：通常又统称为外围设备，完成计算机与用户或外设之间的信息转换。由于种类繁多且速度各异，因而，I/O设备一般不能直接地同高速工作的主机相连接，而需要通过适配器（接口）部件与主机相连接。,总线的概念：计算机系统中还必须有总线。系统总线构成计算机系统的信息链接，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。借助于系统总线,计算机在各系统部件之间可以实现地址、数据和控制信息的传送操作。,1.3 计算机系统结构的发展历程,现代的计算机模型是1932年由英国的数学家图灵（Turing)提出来的。图灵提出的是一个数学模型，它具有如图所示的结构：,确定型图灵机(1932),（有穷

17、状态集）,（有穷符号集）,转移函数F：F：Q，PQ，P 0，1,计算机系统结构,计算机的产生和发展:,1946年 美国 ENIAC,用手工搬动开关和拔插电缆来编程,世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946),(1955年退役),硬件技术对计算机更新换代的影响,可见：20世纪50年代出现了晶体管，60年代和70年代以后的微电子技术的发展，是计算机技术发生重大变革的重要基础。20世纪70年代以后，微电子芯片的集成度每18个月就翻一番，这就是著名的莫尔定律。,计算机系统结构,比如1971年Intel的4004微处理器刚刚出现时，在一个芯片中集成了2300个晶体管，到发展到90年代的奔腾（Pent

18、ium）机，一个芯片里就含有600万个晶体管。在短短的20几年里，晶体管数提高了将近3千倍。,现代微电子芯片，一个芯片里则已含有1000万个晶体管以上。,计算机系统结构,从计算机的存储器发展来看，存储器的容量提高的速度更快。,计算机系统结构,1971年的内存储器才是1KB（信息单位），到了1994年就变成了64MB，提高了六万倍。到90年代末，集成度109，也就是进入所谓“G”（G；千兆）芯片年代，它的密度差不多达到人脑中神经元密度水平。（人脑是由1010-1011个神经细胞组成的（100亿个）,但是须指出的：CMOS元件的开关速度比人脑神经元的传输速度要快108。当其密度可以同人脑神经元相当

19、时，可以想象计算机蕴藏着何等强大的功能。所以过去一台大型计算机，现在就可以变成台式机、掌上机，象笔记本一样大。另外，利用嵌入式技术，可以实现非常小的嵌入式计算机芯片。,计算机的运算速度也是突飞猛进地发展,中国超级计算机发展年谱,中国超级计算机发展年谱型号(峰值)面世时间 每秒运算速度银河 1983年 1亿次曙光一号 1992年 6.4亿次银河 1994年 10亿次银河 1997年 130亿次神威 1999年 3840亿次深腾1800 2002年 1万亿（1T)次曙光4000A 2004年11万亿次神威3000A 2007年18万亿次深腾7000 2008年 106.5万亿次曙光5000A 20

20、08年230万亿次天河-I2009年 1000万亿次 新排名：全球第三,“天河一号”计算一天，需要一台配置Intel双核CPU、主频为2.5GHz的微机计算160年。能够为全国每人储存一张大小接近1MB的照片。.,2010年，“天河一号”的改进机“天河二号”实测运算速度可达每秒2570万亿次（2570TFLOPS）。超过此前排名第一的“美洲虎”超级计算机（美国，每秒1750万亿次）2011年，日本“京”(K Computer)超级机器以每秒10千万亿次浮点运算（1万TFLOPS）成为世界第一；美国则正在研制每秒20千万亿次浮点运算（2万TFLOPS）的超级机器，预计今年投入使用。,然而，经过近

21、70年的快速发展，目前的主流计算机仍然采用“冯.诺依曼”结构和图灵式数学模型“存储程序”结构。即：按地址读出存储程序和数据，并依次加以执行或计算。,任务须首先编制成程序和数据存入计算机,计算机系统结构,处理器依次处理指令，最终完成任务。,原因在于：计算机本身的性能得到飞速发展。这种性能上的变化可以概括为：从4K到4G的变化，即：运算速度:1K 1G bits/sec存储密度：1K 1G bits/inch传输速度:1K 1G bits/sec 计算机数量：0.1K 0.1G 台（数百台数亿台）人们预计到21世纪，计算机的性能将实现从4G到4个“T”的变化（1T=1,000G），“T”的中文译为

22、“太”。,计算机系统结构,从20世纪40年代到现在，主流计算机的结构原理并没有发生大的变化，那么计算机的应用为什么会发生如此大的变化呢？,系统结构的发展,计算机的系统结构的发展趋势：,.“三网合一”：将进入以通信为中心的共享体系结构。计算机从数值计算为主过渡到知识推理为主，从而使计算机进入了知识处理阶段。,非诺伊曼型结构的计算机研究日趋成熟，如：生物计算机、神经元计算机、量子计算机等。,是指电信网、广播电视网、互联网 三网的宽带与数据的融合,系统结构的发展,计算机的系统结构的发展趋势：,不仅用多处理机技术来实现并行计算机，而且会出现计算机的动态结构（如：多内核计算机技术等）。,在微处理器、计算

23、机网络与通信技术融合等方面引起一次重大变革。如：智能服务、网格技术、云计算等。,1.4 计算机的软件结构,包括：软件的组成和分类 软件的发展历程,计算机的软件结构,1.4.1 软件的组成和分类,软件：计算机中的各种程序，统称为这台计算机的软件或软件系统。软件类别：系统程序和应用程序。,软件的组成和分类,系统程序：用来简化程序设计,简化使用方法,提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途的软件。,应用程序：用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序，随着计算机的广泛应用，这类程序的种类越来越多。,1.4.2 软件的发展历程,以系统程序为例，简要说明软件的发展演变过程。1.机器语言程序 直接

24、用机器语言编写的程序(早期手编)，这种程序运行速度最快。2.汇编程序 用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令，然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序，这就是所谓的汇编语言。（需要熟悉机器语言格式）,软件的发展和演变,二进制代码语言,3.源程序为了进一步实现程序自动化和便于程序交流，使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机，人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言。算法语言是指按实际需要规定好的一套基本符号以及由这套基本符号构成程序的规则。比较接近数学语言，直观通用，与具体机器无关，只要稍加学习就能掌握，便于推广使用计算机。如：C;C+;JAVA;Delphi等。,源

25、程序,用算法语言编写的程序称为源程序，注意到：这种源程序是不能由机器直接识别和执行的，必须把源程序翻译为机器语言。通常采用编译系统法或解释系统法来完成转换。,编译系统法：计算机配置一套用机器语言写的编译程序，它把源程序翻译成目的程序，然后由机器去执行。但由于目的程序一般不能独立运行，还需要一种叫做运行系统的辅助软件来帮助。通常，把“编译程序+运行系统”称为编译系统。,解释系统法：源程序通过所谓的解释系统进行解释执行，特点是对源程序的语句直接边解释、边执行语句，进而逐步得出计算结果。它不是先编出目的程序后再执行。,操作系统,操作系统(见教材P13)操作系统实质上是一种计算机资源管理软件，专用来管

26、理计算机资源和自动调度用户的作业程序,解决人-机之间的不协调,充分发挥计算机资源的效率,甚至可使多个用户或多个任务能有效地共用一套计算机系统，进而大大提高计算机的工作效率。（管家）无操作系统的机器通常被称作“裸机”。操作系统目前大致分为批处理操作系统、分时操作系统、网络操作系统、实时操作系统 等多种。,数据库管理系统,数据库管理系统 随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展，要求大量处理某些数据，建立和检索大量的表格。所谓数据库就是实现有组织地、动态地存储或查询大量相关数据，方便多用户访问的计算机软、硬件资源组成的系统。数据库和数据库管理软件一起，组成了数据库管理系统。,随着计

27、算机技术的快速发展，软件设计技术也在不断丰富和完善。,1.5 计算机系统的层次结构,计算机系统的层次结构,现代计算机系统结构组成的基本模式,1.5.1 多级组成的计算机系统,现代计算机系统是一个由硬件/固件和软件组成的复杂的多层次结构系统，其层次结构示意图，见书P14图1.7及CAI演示。各级结构的基本特点（书P14）,多级组成的计算机系统,典型计算机系统的层次结构：,应 用 语 言 级,高 级 语 言 级,汇 编 语 言 级,操 作 系 统 级,传 统 机 器 级,微程序机器级,硬件逻辑电路,应用软件,系统软件,翻译(编译程序),翻译(编译程序),软硬件界面,物理机(硬件),解释,翻译(汇编

28、程序),虚拟机(软件),硬件,固件,0级,1级,2级,3级,4级,5级,6级,翻译(应用程序包),1.5.2 软件与硬件的逻辑等价性,软件的特点 易于实现各种逻辑和复杂运算功能，但是常受到速度指标和软件容量的制约；硬件的特点 可以高速实现逻辑和运算功能，但是难以实现复杂功能或计算，受到控制复杂性指标的制约。,软件与硬件的逻辑等价性,各类容量大、价格低、体积小、可以改写的只读存储器提供了软件固化的良好手段。现在已经可以把许多复杂的、常用的程序制作成所谓固件。就它的功能来说，是软件；但从形态来说，又是硬件。,即：软件与硬件的界限已日趋模糊 逻辑等价性,因此，本来通过软件手段来实现的某种功能，现在可

29、以通过硬件（固件）来直接解释执行。进一步的发展，就是设计所谓面向高级语言的计算机。这样的计算机，可以通过硬件直接解释执行高级语言的语句，而不需要先经过编译程序的处理。传统的软件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”，这将大大提高计算机的处理速度。,1.5.3 三个常用术语的物理概念,计算机体系结构(Computer architecture）：定义为：程序员所见到的计算机系统的属性，包括：概念性的结构与功能特性。这些属性主要包括：数据表示、寻址规则、寄存器定义、指令集、终端系统、存储系统、信息保护、I/O结构等。通俗地说：这台计算机有无乘法指令？等等。,(概念结构与功能属性),计算机组织(C

30、omputer organization）（也称计算机组成）：实现计算机体系结构所体现的属性，即：具体指令的实现方法。包括机器内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于实体机器内部各事件的排序方式与控制方式，各部件的功能以及各部件的联系等。通俗地说：这台计算机如何实现乘法功能？等等。,(逻辑结构与控制属性),计算机实现(Computer implementation）：指的是计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等具体实现方法。,(物理结构属性),相互之间的关系：（1）具有相同体系结构

31、(如指令系统相同)的计算机，因为速度要求不同等因素，例如：对指令流的处理可以按顺序方式进行；也可以按重叠方式进行，以提高处理速度。即：可以采用不同的计算机组成。,（2）一种计算机组成可以采用多种不同的计算机实现方法。例如，主存器件可以采用SRAM芯片，也可以采用DRAM芯片。可以采用大规模集成电路单个芯片，也可以采用中小规模集成电路进行构建。显然，这取决于性能/价格比的要求与器件技术的现状。,可见：结构、组成、实现三者之间有着紧密的关系。,1.5.4 计算机体系结构的基本类型,从计算机体系结构的并行性能出发，按照指令流和数据流的不同组织方式，通常把计算机系统的结构分为以下四类：(1)单指令流单

32、数据流SISD(2)单指令流多数据流SIMD(3)多指令流单数据流MISD(4)多指令流多数据流MIMD,其中：SISD是传统的单处理计算机。SIMD以向量处理机为代表。MISD没有实际计算机(不使用）。MIMD的代表是多处理机和机群系统。,1.5.5 计算机的性能指标（教材P5）,吞吐量表征一台计算机在设定的时间间隔内能够处理的信息量。响应时间表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量，例如微秒（10-6s）、纳秒（10-9s）。利用率表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。,处理机字长指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处

33、理机的字长有16位、32位、64位。字长越长，表示计算的精度越高。总线宽度一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。存储器容量存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。其中:K=210，M=220，G=230，T=240，B=8位（1个字节）。存储器容量越大，记忆的二进制数越多。,存储器带宽存储器的速度指标，单位时间内存储器能吞吐的二进制数信息量，一般用字节数/秒（B/s）表示。主频/时钟周期CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位：MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。例如,Pentium系列机为60MHz266MHz

34、，而Pentium-4则升至3.6GHz。主频f 的倒数称为CPU时钟周期（T），即:T=1/f，度量单位：s、ns。,CPI：表示执行一条指令所需的平均时钟周期数。CPI 可用下式计算：设:执行某段程序所需的CPU时钟周期数为k;该程序包含的指令条数为n,则:,MIPS：表示每秒执行的百万条指令数，用下式计算：,Te为程序执行时间：,MFLOPS：表示每秒百万次浮点操作次数，用下式计算：,注意：MIPS是单位时间内的执行指令数，所以MIPS值越高，说明机器速度越快。MFLOPS是基于操作而非指令的，只能用来衡量机器浮点操作的性能，而不能体现机器的整体性能。TFLOPS：表示每秒万亿次浮点操作

35、次数，该技术指标一般在超级计算机中使用,第一章小结,计算机主要指数字计算机，通常分为专用计算机和通用计算机两大类。专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。计算机的硬件是指构成计算机的各类有形的电子器件，包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备等。传统上将“运算器+控制器”称为CPU，而将“CPU+主存储器”称为主机,本章小结,目前大多数计算机为冯诺依曼型结构，其特点为：根据存储程序、按地址顺序执行程序（指令），直至完成任务。（冯式机的工作特点）计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。系统程序用来管理计算机本身的资源，提高计算机的使用效率和功能。而应用程序则是针对某一应用需求所开发的软件。,第一章小结,计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构系统，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，并且可得到下面各级的支持。,硬件级又称为物理机,软件级又称为虚拟机,6.计算机系统有三个常用术语：体系结构、组织、实现。三者各自包含不同内容，同时又有密切关系。,7.计算机主要的性能指标包括：吞吐量、响应时间、机器字长、存储器容量、存储器带宽、总线宽度、主频/时钟周期、CPI、MIPS、FLOPS等。,（下一章，将开始具体讨论计算机实现运算的方法及对应的硬件结构，即：运算方法和运算器）,