01 计算机系统概述

计算机硬件

五大组成要素：

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。如 32 位、64 位等。
总线宽度：通常指处理器与存储器之间进行互连用于传送数据的信号线数。
存储器容量：存储器中所有存储单元的总数。通常用 KB、MB、GB和 TB 表示。
- \(K=2^{10}\)、\(M=2^{20}\)、\(G=2^{30}\)
存储器带宽：单位时间内从存储器读出的字节数，一般用字节数/秒表示。
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 称为 CPU 的主频。
- 度量单位是 MHz、GHz
- 主频的倒数称为 CPU 时钟周期 T，T=1/f，度量单位是 s、ns
吞吐量：表示单位时间内完成的任务数。也称为带宽。
利用率：在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。
响应时间：计算机完成某任务所需的总时间。包括硬盘访问、内存访问、I/O 活动、操作系统开销和 CPU 执行时间。也称为执行时间。
CPU 执行时间：执行某一任务在CPU上花费的时间。进一步分为：
- 用户 CPU 时间（程序本身所花费的 CPU 时间）
- 系统 CPU 时间（为执行程序而花费在操作系统上的时间）

Note

时间是唯一对计算机性能进行测量的完整而可靠的指标，只用一种因素去评价性能是危险的。

CPU 性能公式：

\[ 程序的~CPU~执行时间 = 指令数 \times CPI \times CPU~时钟周期长度 \]

例题