计算机硬件的发展

第一代计算机

1. 逻辑元件：电子管
2. 第一台电子数字计算机：ENIAC
3. 机器语言

第二代计算机

1. 逻辑元件：晶体管
2. 面向过程的程序设计语言
3. 有了操作系统雏形

第三代计算机

1. 逻辑元件：中小规模集成电路
2. 高级语言迅速发展
3. 开始有了分时操作系统

第四代计算机

1. 逻辑元件： 大规模、超大规模集成电路
2. 产生了微处理器
3. 新的概念：并行、流水线、高速缓存、虚拟存储器

计算机系统的组成

计算器系统由硬件系统和软件系统组成。硬件系统包含五大功能部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

计算机硬件系统

计算机软件系统

计算机软件系统包括系统软件和应用软件。
系统软件：管理整个计算机系统

1. 操作系统OS
2. 数据库管理软件DBMS
3. 语言处理程序
4. …

应用软件：完成用户的特定任务，使用系统软件提供的资源接口

1. 社交软件
2. 办公软件
3. …

计算机性能指标

机器字长：计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数

CPU时钟周期
CPU时钟频率(主频)

CPI：执行一条指令所需的时钟周期数

指令耗时：$CPI \times CPU时钟周期$CPI×CPU时钟周期

整个程序耗时：$平均CPI \times 指令条数 \times CPU时钟周期$平均CPI×指令条数×CPU时钟周期

MIPS：每秒执行多少百万条指令

$IPS=1/(CPI \times CPU时钟周期)=主频/CPI$IPS=1/(CPI×CPU时钟周期)=主频/CPI