瞭解電腦系統

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    電腦也就是我們所說的電腦和我們生活息息相關，但關於他的組成結構與發展我們又知道多少呢？要知道我們是專業人士，一些必備的電腦知識是必不可少的，下面讓我們一起來瞭解電腦系統。是本文的主要概況：

 

電腦系統分類

電腦分為專用電腦和通用電腦兩大類：

    專用和通用是根據電腦的效率、速度、價格、啟動並執行經濟性和適應性來劃分的。通用電腦分為超級電腦、大型主機、伺服器、PC機、單片機、多核機六類，其結構複雜性、效能、價格依次遞減。專用電腦也就是我們平時的筆記本、台式機了。

 

電腦的五代變化

 

l第一代為1946—1957年，電子管電腦：資料處理

l第二代為1958—1964年，晶體管電腦：工業控制

l第三代為1965—1971年，中小規模整合電路電腦：小型電腦

l第四代為1972—1990年，大規模和超大規模整合電路電腦：微電腦

l第五代為1991年開始，巨大規模整合電路電腦：單片機

 

電腦硬體主要包括以下五大類：

運算器、儲存空間、控制器、適配器、輸入輸出裝置。

早期將運算器和控制器合在一起稱為CPU（中央處理器）。目前CPU中包含了儲存空間，因此稱為中央處理機。儲存程式按地址順序執行，這就是馮諾依曼型電腦的工作原理，也是CPU自動工作的關鍵。就是馮諾依曼型電腦和電腦群組成結構圖：

 

 

 

電腦的軟體主要分為以下兩類：

系統程式、應用程式。

系統程式主要用來簡化使用方法，提高電腦的使用效率，發揮和擴大電腦的功能和用途，它包括：

①各種服務性程式；

②語言類程式；

③作業系統；

④資料庫管理系統。

應用程式是針對某一應用課題領域開發的軟體。

 

多級組成的電腦系統

       

        電腦不能簡單地認為是一種電子裝置，而是一個十分複雜的硬、軟體結合而成的整體。它通常由五個以上不同的級組成，每一級都能進行程式設計，。

 

五級電腦層次系統

l第一級是微程式設計級。這是一個實在的硬體級，它由機器硬體直接執行微指令。如果某一個應用程式直接用微指令來編寫，那麼可在這一級上運行應用程式。

l第二級是一般機器級，也稱為機器語言級，它由微程式解釋機器指令系統。這一級也是硬體級。

l第三級是作業系統級，它由作業系統程式實現。這些作業系統由機器指令和廣義指令組成，廣義指令是作業系統定義和解釋的軟體指令，所以這一級也稱為混合級。

l第四級是組合語言級，它給程式人員提供一種符號形式語言，以減少程式編寫的複雜性。這一級由組譯工具支援和執行。如果應用程式採用組合語言編寫時，則機器必須要有這一級的功能；如果應用程式不採用組合語言編寫，則這一級可以不要。

l第五級是進階語言級，它是面向使用者的，為方便使用者編寫應用程式而設定的。這一級由各種進階語言編譯器支援和執行。

 

        電腦的效能指標主要是CPU效能指標。儲存空間效能指標和I/O吞吐率（一定時間內能處理的資訊量）。所以買電腦的時候要特別注意這些地方啊，要知道我們是學電腦的，這些基礎知識還是要具備的啊！

 

下面是其他的一些效能說明：

輸送量表徵一台電腦在某一時間間隔內能夠處理的資訊量，單位是位元組/秒（B/S）。

回應時間表徵從輸入有效到系統產生響應之間的時間度量，用時間單位來度量，例如微秒（10-6S）、納秒（10-9S）。

利用率表示在給定的時間間隔內，系統被實際使用的時間所佔的比率，一般用百分比表示。

處理機字長指處理機運算器中一次能夠完成位元運算的位元。當前處理機的字長有8位、16位、32位、64位。

字長越長，表示計算的精度越高。

匯流排寬度一般指CPU中運算器與儲存空間之間進行互連的內部匯流排二進位位元。

儲存空間容量儲存空間中所有儲存單元的總數目，通常用KB、MB、GB、TB來表示。

其中K=210，M=220，G=230，T=240，B=8位（1個位元組）。

儲存空間容量越大，記憶的位元越多。

儲存空間頻寬儲存空間的速度指標，單位時間內從儲存空間讀出的位元資訊量，一般用位元組數/秒錶示。

主頻/刻度CPU的工作節拍受主時鐘控制，主時鐘不斷產生固定頻率的時鐘，主時鐘的頻率（f）叫CPU的主頻。度量單位是MHz（兆赫茲）、GHz（吉赫茲）。例如Pentium系列機為60MHz～266MHz，而Pentium4升至3.6GHz。

主頻的倒數稱為CPU刻度（T），即T=1/f，度量單位是微秒、納秒。

CPU執行時間表示CPU執行一段程式所佔用的CPU時間，可用下式計算：

CPU執行時間 ＝ CPU刻度數 × CPU刻度長

CPI表示每條指令周期數，即執行一條指令所需的平均刻度數。用下式計算：

CPI ＝

執行某段程式所需的CPU刻度數/該程式包含的指令條數

MIPS表示每秒百萬條指令數，用下式計算：

MIPS ＝

指令條數/程式執行時間 × 106

＝

時鐘頻率/CPI × 106

程式執行時間Te為：

Te ＝	指令條數/MIPS × 106

MFLOPS表示每秒百萬次浮點操作次數，用下式計算：

MFLOPS ＝

程式中的浮點操作次數/程式執行時間 × 106

MIPS是單位時間內的執行指令數，所以MIPS值越高說明機器速度越快。

MFLOPS是基於操作而非指令的，只能用來衡量機器浮點操作的效能，而不能體現機器的整體效能。

TFLOPS表示每秒萬億次浮點操作次數，該技術指標一般在超級電腦中使用。

 

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