计算机设计基本原理计算机系统结构

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计算机体系结构与并行处理

计算机体系结构与并行处理计算机体系结构与并行处理是计算机科学领域中的重要概念。

本文将介绍计算机体系结构的基本原理、并行处理的概念及其应用，并附带题库类型的相关问题及解析。

一、计算机体系结构基本原理计算机体系结构是指计算机系统中各个硬件组件之间的结构关系和工作原理。

它包括计算机的各个层次结构，以及指令系统设计、存储器层次结构和总线结构等内容。

1. 数据通路与控制单元计算机体系结构中，数据通路用于处理和传输数据，控制单元则负责指导和协调各个硬件组件的工作。

数据通路包括算术逻辑单元(ALU)、寄存器、数据缓冲器等，而控制单元则由指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和控制逻辑组成。

2. 存储器层次结构存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存和辅助存储器等。

其中，寄存器是CPU内部用于保存数据和指令的最快速的存储器。

高速缓存则位于CPU与主存之间，用于加速数据的读写。

主存是计算机中用于存储程序和数据的主要存储设备。

而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。

3. 指令系统设计指令系统是计算机体系结构的核心部分，它规定了计算机所能执行的指令集和执行方式。

指令集包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令等。

指令系统设计的关键是平衡指令的功能和数量，以满足计算机的多样化需求。

4. 总线结构总线是计算机中用于数据传输的公共通道。

总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线等。

数据总线用于传输数据，地址总线用于定位数据在存储器中的位置，而控制总线则用于传输控制信号。

二、并行处理的概念及应用并行处理是指多个处理器同时执行多个任务或同一任务的不同部分，以提高计算机系统的性能和效率。

它可以分为粗粒度并行和细粒度并行。

1. 粗粒度并行粗粒度并行是指将一个任务分成多个子任务，由多个处理器分别执行。

每个处理器独立地处理自己的子任务，最后将结果合并。

粗粒度并行适用于需要处理的数据量大、计算复杂度高的任务，如科学计算和大规模数据处理。

2. 细粒度并行细粒度并行是指将一个任务分成多个子任务，并行执行它们的不同部分。

计算机组成与基本工作原理

输入设备输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变为计算机能识别的二进制数存放到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式。常用的输出设备有显示器、打印机等。

微机显示系统由显示器和显示控制适配卡（Adapter，简称显示适配卡或显示卡）组成。显示器显示器又称监视器（Monitor），是微机系统的标准输出设备，它能快速地将计算机输入的原始信息和运算结果直接转换成人能直接观察和阅读的光信号，输出信息可以是字符、汉字、图形或图像。按所使用的器件，显示器可分为以阴极射线管为核心的CRT显示器与平板显示器。显示器的主要技术指标：像素、点距和分辨率、扫描方式。
Mn
DRAM
外存 n
低成本
外存外存 ... 1 2
外存
硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位
字节（Byte）：最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 K 字节 1K = 1024 byte M（兆）字节 1M = 1024 K G（吉）字节 1G = 1024 M T（太）字节 1T = 1024 G
微机结构示意图
地址总线 AB
CPU
存储器
I/O 接口
输入设备
I/O 接口
输出设备
数据总线 DB
控制总线 CB
微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成；输入/输出设备通过I/O接口与系统相连；各部件通过总线连接。

计算机系统的基本组成概述

输出设备（Output Device）（1）显示器（Monitor）显示器是微型计算机不可缺少的输出设备，用户通过它可以很方便地查看输入计算机的程序、数据和图形等信息及经过计算机处理后的中间和最后结果。按照显示器工作原理可以将显示器分为3类：阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）等。
输入设备（Input Device）（1）键盘（KeyBoard）键盘是数字和字符的输入装置。键盘上的按键大致可分为3个区域：字符键区、功能键区和数字键区（数字小键盘）。键盘的接口主要有PS/2和USB，Mouse）鼠标是指点式输入设备，多用于Windows环境中，来取代键盘的光标移动键，使定位更加方便和准确。按照鼠标的工作原理可将常用鼠标分为机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标 3 种。按照鼠标与主机接口标准分主要有 PS/2 接口和 USB 接口两类。
（3）扫描仪（Scanner）扫描仪是一种光电一体化的设备，属于图形输入设备。（4）其他手写板、视频头等。
输出设备输出设备可以将计算机运算处理的结果以用户熟悉的信息形式反馈给用户。通常输出形式有数字、字符、图形、视频、声音等类型。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。思考：耳麦是属于输入设备还是输出设备？
1.系统软件:系统软件主要有操作系统和程序设计语言两类。DOS、Windows、 Unix、Linux等都是计算机上使用的操作系统软件。
二、计算机软件系统
2.应用软件:应用软件：如WPS、Word、 PowerPoint等都是应用软件。
三、计算机工作原理
1. 冯· 诺依曼结构计算机 :
(1)计算机由：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备组成。 (2)计算机中采用二进制。 (3)把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算。. 现代电子计算机之父

计算机系统的组成和基本结构资料

输出设备
微型计算机硬件系统的基本结构
中央处理器
概述 CPU的功能结构 CPU的主要技术参数
中央处理器
简称CPU（Central Processing Unit），是计算机系统的核心，包括运算器和控制器两部分。中央处理器是计算机的心脏。
运算器完成各种算术运算和逻辑运算。由进行运算的运算器件和用来暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。
固化在里面。主要用于检查计算机系统的配置情况并提供
最基本的输入/输出控制程序。特点是计算机断电后存储器中的数据仍然存在。其他形式的只读存储器：可编程只读存储器PROM、可
擦除的可编程的只读存储器EPROM、闪存(Flash)本意是指互补金属氧化物半导体），主板上的一块可擦写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。 CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。 CMOS RAM本身只是一块内存，只有数据保存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。
计算机系统的组成和基本结构
计算机系统的组成和基本结构
1. 计算机系统的构成 2. 计算机硬件系统 3. 计算机软件系统 4. 计算机工作原理 5. 选配一台计算机
计算机系统构成结构
计算机系统
软件系统（程序、文档）硬件系统（设备）
何为硬件系统？何为软件系统？
硬件系统是指由电子器件和机电装置组成的计算机实体；软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资料和各种程序。
分类：按其工作特点分为只读存储器ROM （Read-Only Memory）和随机存取存储器 RAM (Random Access Memory) 。
随机存取存储器（ RAM）

组成原理与计算机体系结构

组成原理与计算机体系结构计算机是一个非常复杂的系统，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。

那么，计算机是如何诞生的呢？它的组成原理又是什么呢？本文将为大家介绍计算机的组成原理和体系结构，希望能够帮助大家更好地理解计算机。

一、计算机的组成原理计算机是由许多不同的部件组成的，这些部件需要相互配合才能正常工作。

计算机的主要组成部分包括：中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、硬盘、输入设备和输出设备等。

下面将分别介绍这些部件。

1、中央处理器中央处理器是计算机的“大脑”，它负责处理所有的指令和数据。

中央处理器包括两个重要的部分：控制单元和算术逻辑单元。

控制单元的主要功能是从内存中取出指令并执行它们，而算术逻辑单元则是负责执行各种算数和逻辑运算。

2、随机存储器随机存储器是计算机的内存，它用于暂时存储数据和指令。

随机存储器的容量和速度非常重要，它们直接影响计算机的性能。

3、硬盘硬盘是计算机的主要存储设备，它用于长期存储数据和程序。

硬盘的容量随着技术的发展而不断增加，目前最大的硬盘容量已经达到数十TB。

4、输入设备和输出设备输入设备和输出设备也是计算机的主要组成部分。

输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、喇叭等。

二、计算机体系结构计算机体系结构是计算机硬件和软件之间的接口，它描述了计算机的组成和运行方式。

计算机体系结构包含两个层次：指令集体系结构和微体系结构。

下面将分别介绍这两个层次。

1、指令集体系结构指令集体系结构是计算机处理器和编译器之间的接口。

它定义了计算机所支持的指令集以及这些指令的语法和语义。

指令集体系结构包含许多方面，比如地址模式、数据类型、寄存器、中断和异常等。

2、微体系结构微体系结构是计算机处理器内部的设计，它描述了如何实现指令集体系结构。

微体系结构包括处理器中的电路、指令流水线、分支预测、缓存和总线等。

三、计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展经历了几个重要的阶段。

简述计算机的设计原理

简述计算机的设计原理计算机的设计原理。

计算机的设计原理是指计算机系统的构成和运行原理。

它涉及到计算机硬件、软件、网络等方面的知识，是计算机科学和技术的基础。

计算机的设计原理包括计算机的结构、指令系统、运算器和控制器的设计、存储器和输入输出设备的设计、计算机网络的设计等内容。

下面将简要介绍计算机的设计原理。

首先，计算机的结构是计算机的基本组成部分。

它包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和系统总线等。

中央处理器是计算机的核心部件，它包括运算器和控制器。

运算器负责进行各种算术运算和逻辑运算，控制器则负责控制计算机的运行。

存储器用于存储程序和数据，输入设备用于输入数据和程序，输出设备用于输出计算结果。

其次，计算机的指令系统是计算机的操作系统。

它包括指令的格式、指令的功能、指令的寻址方式等内容。

指令系统是计算机硬件和软件的接口，它规定了计算机的操作方式和功能。

指令系统的设计需要考虑到计算机的性能、可编程性、易用性等因素。

再次，计算机的运算器和控制器的设计是计算机的关键技术。

运算器负责进行各种算术运算和逻辑运算，控制器则负责控制计算机的运行。

它们的设计需要考虑到计算机的速度、精度、可靠性等因素。

在现代计算机中，运算器和控制器通常由微处理器实现。

此外，计算机的存储器和输入输出设备的设计也是计算机的重要组成部分。

存储器用于存储程序和数据，输入输出设备用于输入数据和程序以及输出计算结果。

它们的设计需要考虑到存储容量、存取速度、可靠性、成本等因素。

最后，计算机网络的设计是计算机的发展方向之一。

计算机网络是将多台计算机连接在一起，实现信息共享和资源共享。

计算机网络的设计需要考虑到网络拓扑、网络协议、网络安全、网络性能等因素。

综上所述，计算机的设计原理涉及到计算机的结构、指令系统、运算器和控制器的设计、存储器和输入输出设备的设计、计算机网络的设计等内容。

它是计算机科学和技术的基础，对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统的性能具有重要意义。

ComputerArchitecture计算机系统结构知识点详解

ComputerArchitecture计算机系统结构知识点详解Computer Architecture计算机系统结构1. Fundamentals of Computer Architecture 计算机系统结构的基本原理1.1 Layers of Computer System计算机的层次Application Language Machine M5 应⽤语⾔机High-Level Language Machine M4 ⾼级语⾔机Assembly Language Machine M3 汇编语⾔机Operating System Machine M2 操作系统机Conventional Machine M1 传统机Microprogram Machine M0 微程序机1. 每个层次执⾏相关的功能⼦集。

2. 每个层次要依赖于下⼀个低层去执⾏更原始的功能。

3. 这就将问题分解成更易处理的⼦问题。

4. 从M2到M5的层次是虚拟机。

5. 在传统机上的指令（算数、逻辑等）由微程序级的程序实现。

该程序是作为⼀个解释器，能理解⼀组简单的操作集合，称为微指令集。

1.2 Computer Architecture and Implementation计算机的系统结构和实现Computer Architecture 计算机系统结构Refers to those attributes of a system visible to a programmer, or those attributes have direct impact on logical execution of program.程序员可见，或者对程序执⾏有直接影响的属性Implementation 实现Two components: Organization and hardware. 两个组件:组织和硬件1. Organization(组织): includes high-level aspects of a computer’s design, such as: memory system, bus structure, internal CPU. 组织(组织):包括⾼级⽅⾯的计算机的设计,如:内存系统,总线结构、内部CPU。

计算机系统结构和计算机组成原理

计算机系统结构和计算机组成原理计算机系统结构和计算机组成原理是计算机科学和技术领域中的两个重要概念。

计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和交互方式，而计算机组成原理是指计算机硬件的组成和工作原理。

本文将从计算机系统结构和计算机组成原理两个方面进行阐述，深入探讨计算机的工作原理和组成部分。

一、计算机系统结构计算机系统结构包括硬件和软件两个方面。

硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等，而软件部分主要包括操作系统、编译器、应用程序等。

1. 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指令和控制计算机的运行。

它由控制单元和算术逻辑单元组成。

控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元负责进行算术和逻辑运算。

2. 内存内存是计算机用于存储数据和指令的地方，也称为主存。

它分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。

RAM可以读写数据，而ROM只能读取数据。

内存的大小决定了计算机可以存储的数据量。

3. 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行数据的输入和输出。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，而常见的输出设备有显示器、打印机、音频设备等。

输入输出设备通过与计算机系统的接口进行数据传输。

4. 操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机的资源。

它提供了用户接口、文件管理、内存管理、进程管理等功能。

常见的操作系统有Windows、Linux、Mac OS等。

5. 编译器编译器是将高级程序语言转换为机器语言的软件工具。

它将程序源代码进行词法分析、语法分析和语义分析，生成目标代码。

常见的编译器有C语言编译器、Java编译器等。

6. 应用程序应用程序是计算机系统中的具体应用，如文字处理、图像处理、数据库管理等。

它们利用计算机系统的硬件和软件资源，完成特定的任务。

二、计算机组成原理计算机组成原理是研究计算机硬件组成和工作原理的学科。

它包括指令系统、数据表示、运算器设计、控制器设计等方面。

计算机系统原理与设计

计算机系统原理与设计计算机系统是由硬件和软件两个部分组成的，其中硬件包括了中央处理器、内存、输入输出设备等，而软件则包括了操作系统、应用程序等。

在计算机系统的设计中，硬件和软件的协同工作起着至关重要的作用。

本文将着重探讨计算机系统设计中的硬件方面，包括计算机的基本结构、CPU的设计、内存的管理等。

计算机系统基本结构计算机系统一般由五大部分组成：输入设备、输出设备、存储设备、运算器和控制器。

其中运算器和控制器又被称作中央处理器(CPU)。

计算机的基本结构如下图所示：在计算机运行中，输入设备用于向计算机输入命令和数据，输出设备则用于将计算机处理后的数据输出给人类。

存储设备则用于存储数据和程序，而运算器则用于对数据进行算数运算和逻辑运算，最终将结果存储到内存中。

控制器则是计算机的大脑，负责控制计算机的运行，包括存储器的读写、指令的解码和执行等。

CPU设计中的指令集CPU是计算机系统的核心，CPU的设计中指令集的设计是至关重要的。

指令集是CPU与软件之间传递信息的桥梁，指令集的设计好坏将直接影响CPU的性能和软件的开发效率。

指令集的设计要考虑到诸多因素，包括指令的可扩展性、指令集的大小、指令的操作数、指令的格式等。

指令集的可扩展性是指能否向指令集中添加新的指令，这要求指令集的设计要具有一定的可变性。

指令集的大小也是指令集设计需要考虑的因素之一，指令集越小，占用的存储空间越小，可以提高系统的效率。

指令的操作数和格式也是指令集设计需要考虑的因素之一，指令的操作数越多，指令的效率越高。

指令的格式则是指令在内存中存储的格式，指令的格式设计要遵循一定的规范。

内存管理内存管理是计算机系统设计中的另一个关键点。

内存是计算机系统中存储和读取数据和程序的重要组成部分，内存管理的好坏直接影响计算机系统的性能和稳定性。

内存管理涉及到内存的分配、保护和清除等问题。

内存分配是指将内存划分成多个区域，为不同的程序分配不同的内存空间。

计算机系统设计

计算机系统设计计算机系统设计是一门研究计算机硬件、软件和它们的互连关系的学科。

它涉及到计算机系统的架构、操作系统、编程语言和编译器等方面的内容。

在这篇文章中，我们将探讨计算机系统设计的基本概念、方法和应用。

一、计算机系统设计的基本概念计算机系统设计包括以下几个基本概念：1. 系统结构：计算机系统的结构是指计算机各个组成部分之间的逻辑和物理关系。

它包括中央处理单元（CPU）、内存、输入输出设备等部分的连接与组织方式。

2. 通信和互连：计算机系统中各个组成部分之间的通信和互连非常重要。

通信和互连技术的选择和设计对于系统的性能和扩展能力有着直接的影响。

3. 性能评估：在计算机系统设计过程中，性能评估是一个重要的环节。

通过对系统进行性能测试和分析，可以发现和解决系统性能瓶颈问题，提高系统的性能。

4. 可靠性设计：计算机系统的可靠性是指系统在给定条件下正常工作的能力。

在设计计算机系统时，应该考虑各种可能的故障模式，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。

二、计算机系统设计的方法计算机系统设计的方法主要包括以下几种：1. 自顶向下设计：自顶向下设计是一种逐步求精的设计方法。

它从整体出发，先设计系统的总体结构，再逐步细化到各个子系统的设计。

2. 模块化设计：模块化设计是将系统划分为若干个相互独立的模块，并设计每个模块的功能和接口。

这种设计方法可以提高系统的可维护性和可扩展性。

3. 并行设计：并行设计是指在计算机系统中引入并行计算的技术。

通过合理设计并行算法，可以提高系统的计算能力和响应速度。

4. 重用设计：重用设计是指利用已有的软件和硬件模块来构建新系统。

这种设计方法可以提高开发效率和降低开发成本。

三、计算机系统设计的应用计算机系统设计在各个领域都有广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：1. 嵌入式系统设计：嵌入式系统设计是指将计算机系统集成到其他设备或系统中，以实现特定的功能。

嵌入式系统广泛应用于汽车、电子产品、医疗设备等领域。

微机课知识点总结

微机课知识点总结微机课是计算机类专业必修课程之一，主要介绍计算机硬件和软件相关知识。

学习微机课不仅有助于提高学生的计算机应用技能，还能够为日后从事计算机相关工作打下坚实的基础。

本文将从计算机的基本原理、计算机系统结构、计算机网络、操作系统、办公自动化等方面对微机课的知识点进行总结。

一、计算机的基本原理1.1 计算机的定义和分类计算机是一种用于自动完成数据处理任务的设备，可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机等多种类型。

根据功能可分为通用计算机和专用计算机。

1.2 计算机的运行原理计算机的运行原理主要包括数据的输入与输出、数据的存储和加工处理，其中CPU是计算机的核心部件，负责执行程序和处理数据。

1.3 计算机的数据表示计算机使用二进制来表示数据，二进制是由0和1组成的数制系统，计算机利用二进制来表示不同的数据类型。

1.4 计算机的运算计算机可以进行多种运算，包括算术运算、逻辑运算和位操作运算等。

1.5 计算机的程序设计程序设计是计算机科学的核心内容，包括算法设计、程序编写、程序调试等。

二、计算机系统结构2.1 计算机硬件组成计算机硬件主要包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备和通信设备等。

2.2 计算机软件结构计算机软件包括系统软件和应用软件，系统软件包括操作系统、编程语言、数据库系统等。

2.3 计算机存储器层次结构计算机存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存储器和辅助存储器等，不同层次的存储器在速度和容量上有所差异。

2.4 输入输出系统输入输出系统是计算机与外部设备之间进行数据交换的接口，主要包括输入设备驱动程序和输出设备驱动程序。

2.5 中央处理器中央处理器是计算机的核心部件，包括运算器和控制器，运算器负责对数据进行处理，控制器负责对指令进行解码和执行。

三、计算机网络3.1 计算机网络的概念计算机网络是将多台计算机和网络设备通过通信线路连接起来，实现数据和资源共享的系统。

计算机体系结构与组成原理

计算机体系结构与组成原理什么是计算机体系结构与组成原理？计算机体系结构是指计算机硬件和软件之间的接口，它规定了计算机硬件的组织和功能。

它包括指令集架构、处理器设计和内存层次结构等方面。

组成原理则涉及计算机硬件组成部分的设计和实现，包括处理器、内存、输入输出设备等。

计算机体系结构与组成原理的重要性- 提供了计算机系统的基本框架：计算机体系结构为软件开发者提供了一种标准的计算机系统框架，使得软件能够在不同硬件平台上运行，提高软件的可移植性。

- 影响计算机性能和能耗：合理的计算机体系结构可以提高计算机的性能，如提高处理器的时钟频率和并行处理能力。

同时，通过优化计算机体系结构，可以降低计算机的能耗。

- 指导硬件设计和制造：计算机体系结构与组成原理为硬件设计者提供了指导，使得硬件能够满足性能要求，并在制造过程中降低成本。

计算机体系结构与组成原理的关键概念- 指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）：定义了计算机的指令集和操作模式，如x86、ARM等。

- 处理器设计：涉及处理器的微体系结构和指令执行流程，如流水线、超标量等。

- 内存层次结构：指不同层次的存储器之间的组织和访问方式，如高速缓存、主存等。

- 输入输出设备：包括输入设备和输出设备，如键盘、显示器等。

总结计算机体系结构与组成原理是计算机科学中的重要学科，它为计算机的硬件设计和软件开发提供了基本框架。

它的重要性体现在提供了计算机系统的基本框架、影响计算机性能和能耗，并指导硬件的设计和制造。

关键概念包括指令集架构、处理器设计、内存层次结构和输入输出设备。

计算机学科科目

计算机学科科目
计算机学科是一门综合性很强的学科,涉及面非常广泛。

主要包括以下几个方面的内容:
1. 计算机基础理论
- 计算机组成原理
- 操作系统原理
- 计算机网络原理
- 数据结构与算法
- 编译原理
- 计算机系统结构
2. 程序设计语言
- C语言程序设计
- Java程序设计
- Python程序设计
- C++程序设计
- 其他编程语言
3. 软件工程
- 软件过程模型
- 软件需求分析
- 软件设计
- 软件测试
- 软件项目管理
4. 数据库系统
- 数据库系统概论
- 数据库设计理论
- SQL语言
- 数据库应用开发
5. 人工智能
- 人工智能导论
- 机器学习
- 深度学习
- 自然语言处理
- 计算机视觉
6. 其他专业课程
- 计算机图形学
- 嵌入式系统开发
- 信息安全技术
- 大数据分析与处理
- 云计算技术等
以上是计算机学科的主要科目,根据不同的专业方向和培养目标,具体开设的课程会有所侧重。

计算机学科的知识面很广,需要同学们在学
习过程中打好扎实的基础,并具备创新能力和终身学习的意识。

计算机设计基础知识点总结

计算机设计基础知识点总结计算机设计是一门综合性学科，涵盖了计算机硬件和软件等多个方面的知识。

本文旨在总结计算机设计的基础知识点，帮助读者对计算机设计有一个全面的了解。

一、计算机硬件设计基础知识点计算机硬件是计算机系统的重要组成部分，它包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡等。

1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。

常见的CPU架构有x86（英特尔、AMD）、ARM等。

2. 内存内存是计算机用于存储数据和指令的地方。

常见的内存类型有随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。

3. 硬盘硬盘是计算机用于储存数据的设备，常见的硬盘类型有机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）等。

4. 显卡显卡是计算机用于输出图像的设备，负责将计算机指令转化为图像信号显示在屏幕上。

常见的显卡有独立显卡和集成显卡。

二、计算机软件设计基础知识点计算机软件是计算机系统的另一个重要组成部分，它包括操作系统、应用软件等。

1. 操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理计算机的资源、提供用户界面和控制其他软件的运行等功能。

常见的操作系统有Windows、Mac OS、Linux等。

2. 编程语言编程语言是进行软件开发的工具，常见的编程语言有C、C++、Java、Python等。

不同的编程语言适用于不同的应用场景。

3. 数据库数据库是用于存储和管理数据的软件，常见的数据库有MySQL、Oracle、SQL Server等。

数据库提供了数据的组织和查询功能。

4. 网络协议网络协议是计算机进行通信的规则和约定，常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、SMTP等。

网络协议使得计算机之间可以进行数据交换和通信。

三、计算机设计的基础原理除了硬件和软件的具体知识点，计算机设计还包括一些基础原理。

以下是其中的几个重要原理：1. 冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是现代计算机设计的基本原理，它将计算机分为输入、输出、控制器、运算器和存储器五个部分，每个部分可以独立操作。

数字设计和计算机体系结构(原书第2版·arm版)

数字设计和计算机体系结构是计算机科学与技术中的重要领域，它涵盖了计算机硬件和软件的方方面面。

本文将从ARM版数字设计和计算机体系结构第二版的角度出发，对数字设计和计算机体系结构进行深入分析和阐述。

一、数字设计的基本概念数字设计是指利用数字电路设计技术对数字信息进行处理和传输的过程。

数字设计的基本概念包括数字系统、数字逻辑、数字信号处理等，其中数字系统是数字设计的基础，它包括数字计算机、数字信号处理器、数字通信系统等。

数字逻辑是数字设计的核心内容，它涉及数字逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路等。

数字信号处理是数字设计的重要应用领域，它包括数字滤波器、数字变换器、数字控制器等。

数字设计的基本概念对于理解计算机体系结构和进行数字系统设计具有重要意义。

二、计算机体系结构的基本原理计算机体系结构是计算机硬件系统的设计和实现原则，它包括计算机的组成和工作原理、指令系统和指令执行、存储器系统和输入输出系统等。

计算机的组成和工作原理是计算机体系结构的基础，它涉及计算机的各个部件及其功能和相互关系。

指令系统和指令执行是计算机体系结构的核心内容，它包括指令的格式和编码、指令的执行和中断处理、指令的流水线和并行处理等。

存储器系统和输入输出系统是计算机体系结构的重要组成部分，它包括主存储器、辅助存储器、输入输出接口等。

计算机体系结构的基本原理对于理解计算机工作原理和进行计算机系统设计具有重要意义。

三、ARM版数字设计和计算机体系结构的特点ARM(Advanced RISC Machine)是一种精简指令集(RISC)的微处理器架构，它具有低功耗、高性能和灵活性等特点，广泛应用于移动通信、嵌入式系统和消费类电子产品等领域。

ARM版数字设计和计算机体系结构具有以下特点：（一）RISC架构ARM处理器采用精简指令集(RISC)的架构，它具有指令精简、执行效率高、硬件复杂度低的特点。

RISC架构的特点使得ARM处理器具有较高的性能和较低的功耗，适合于嵌入式系统和移动通信设备等领域的应用。

计算机系统结构

解：分别计算出这两种设计方案所能得到的加速比：
1
1
SFPSQR (1 0.2) 0.2 0.82 1.22
10
SFP
1 (1 0.5)
0.5
1 0.75
1.33
2
3 CPU性能公式 CPU的性能取决于三个要素：
①时钟频率f(或时钟周期t)； ②每条指令所花的时钟周期数CPI； ③指令条数IC 一个程序所花的CPU时间(T)可以用两种方式来表示： CPU时间(T)=CPU时钟周期数(CPI×IC)*时钟周期长(t)
解：原系统的CPI=25%×4+75%×1.33=2 方案1(使FPSQR操作的CPI为2)系统
方案2(提高所有FP指令的处理速度)系统
我们也可以根据以下公式计算出方案2系统的CPI
显然，提高所有FP指令处理速度的方案要比提高FPSQR处理速度的方案要好。
假设这两台机器的指令系统中，执行条件转移指令需2个时钟周期，而其它指令只需1个时钟周期。
1.2 计算机系统设计技术
1.2.1计算机系统设计的定量原理 1 加快经常性事件的速度这是计算机设计中最重要也最广泛采用的设计准则。使经常性事件的处理速度加快能明显提高整个系统的性能。在CPU中两个数进行相加运算时，相加结果可能出现溢出现象，也可能无溢出发生，显然经常出现的事件是不发生溢出的情况，而溢出是偶然发生的事件。因此，在设计时应优化不发生溢出的情况，使这个经常性事件的处理速度尽可能快，而对溢出处理则不必过多考虑优化。因为发生溢出的概率很小，即使发生了，处理得慢一些也不会对系统性能产生很大的影响。
MISD(Multiple Instruction stream Single Data stream) 采用流水结构的计算机

计算机体系结构知识点总结

计算机体系结构知识点总结————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章计算机体系结构的基本概念1.计算机系统结构的经典定义程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

（计算机组成：指计算机系统结构的逻辑实现。

计算机实现：计算机组成的物理实现）2.计算机系统的多级层次结构：1.虚拟机：应用语言机器->高级语言机器->汇编语言机器->操作系统机器2.物理机：传统机器语言机器->微程序机器3.透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。

4.编译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序5.解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都转去执行低一级机器上的一段等效程序。

6.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法（按系统并行度P m:计算机系统在单位时间内能处理的最大二进制位数）进行分类。

Flynn分类法把计算机系统的结构分为4类：单指令流单数据流(SISD)单指令流多数据流(SIMD)多指令流单数据流(MISD)多指令流多数据流(MIMD)IS指令流，DS数据流，CS（控制流），CU（控制部件），PU（处理部件），MM，SM（表示存储器）7.计算机设计的定量原理：1.大概率事件优先原理（分配更多资源，达到更高性能）2.Amdahl定理：加速比：S n=T0(加速前）T n（加速后）=1(1−Fe)+Fe/Se(Fe为可改进比例（可改进部分的执行时间/总的执行时间），Se为部件加速比（改进前/改进后）3.程序的局部性原理：时间局部性：程序即将使用的信息很可能是目前使用的信息。

空间局部性：即将用到的信息可能与目前用到的信息在空间上相邻或相近。

4.CPU性能公式：1.时钟周期时间2.CPI：CPI = 执行程序所需的时钟周期数／IC3.IC(程序所执行的指令条数)8.并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。