Galleria mappe mentale Capitolo 1 Panoramica del sistema informatico
Questa è una mappa mentale relativa al Capitolo 1 Panoramica del sistema informatico, che riassume la gerarchia del sistema informatico, gli indicatori di prestazione del computer, ecc.
Modificato alle 2024-01-16 15:53:51Questa è una mappa mentale su una breve storia del tempo. "Una breve storia del tempo" è un'opera scientifica popolare con un'influenza di vasta portata. Non solo introduce i concetti di base della cosmologia e della relatività, ma discute anche dei buchi neri e dell'espansione dell'universo. questioni scientifiche all’avanguardia come l’inflazione e la teoria delle stringhe.
Dopo aver letto "Il coraggio di essere antipatico", "Il coraggio di essere antipatico" è un libro filosofico che vale la pena leggere. Può aiutare le persone a comprendere meglio se stesse, a comprendere gli altri e a trovare modi per ottenere la vera felicità.
"Il coraggio di essere antipatico" non solo analizza le cause profonde di vari problemi nella vita, ma fornisce anche contromisure corrispondenti per aiutare i lettori a comprendere meglio se stessi e le relazioni interpersonali e come applicare la teoria psicologica di Adler nella vita quotidiana.
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Capitolo 1 Panoramica del sistema informatico
Panoramica del sistema informatico
Gerarchia del sistema informatico
componenti del sistema informatico
Il sistema hardware e il sistema software costituiscono insieme un sistema informatico completo.
Per una determinata funzione, se può essere implementata sia dal software che dall'hardware, si dice che il software e l'hardware sono equivalenti nelle funzioni logiche.
Se una funzione viene utilizzata più frequentemente e il costo dell'implementazione hardware è ideale, l'utilizzo dell'hardware per risolverla può migliorare l'efficienza.
Computer hardware
Idea di base della macchina di von Neumann
"procedura memorizzata"
Adottare il metodo di lavoro "programma memorizzato".
Il sistema hardware del computer è costituito da cinque componenti principali: unità aritmetica, memoria, controller, dispositivo di input e dispositivo di output.
Le istruzioni e i dati vengono archiviati nella memoria con lo stesso stato e non vi è alcuna differenza nella forma, ma il computer dovrebbe essere in grado di distinguerli.
Sia le istruzioni che i dati sono rappresentati in codice binario. L'istruzione è composta da un codice operazione e da un codice indirizzo. Il codice operazione indica il tipo di operazione e il codice indirizzo indica l'indirizzo dell'operando.
La modalità di funzionamento di base è la modalità guidata dal flusso di controllo.
L'idea di base del "programma memorizzato" è: il programma preprogrammato e i dati originali possono essere eseguiti solo dopo essere stati inviati alla memoria principale. Una volta avviato l'esecuzione del programma, non è necessario l'intervento dell'operatore il computer eseguirà automaticamente le istruzioni una alla volta fino al completamento dell'esecuzione del programma.
parti funzionali del computer
dispositivo di input
Dispositivo di uscita
memoria
Memoria principale (chiamata anche memoria interna)
La memoria a cui la CPU può accedere direttamente è la memoria principale.
Memoria ausiliaria (chiamata anche memoria esterna)
Le informazioni nella memoria ausiliaria devono essere trasferite nella memoria principale prima che la CPU possa accedervi.
operatore
Unità Aritmetico Logica (ALU)
una serie di registri
Diversi registri di uso generale vengono utilizzati per memorizzare temporaneamente operandi e risultati intermedi.
Il registro di stato del programma (PSW), chiamato anche registro dei flag, viene utilizzato per memorizzare alcune informazioni sui flag ottenute dall'operazione ALU o le informazioni sullo stato del processore.
controllore
Contatore del programma (PC)
Registro delle istruzioni (IR)
Unità di controllo (CU)
software per il computer
Software di sistema e software applicativo
software di sistema
applicazione
tre livelli di linguaggio
linguaggio macchina
L'unico linguaggio che i computer possono eseguire direttamente.
linguaggio assembly
linguaggio di alto livello
traduttore
Assemblatore (Assemblatore)
interprete (interprete)
Compilatore (compilatore)
Equivalenza logica funzionale di software e hardware
Per una determinata funzione, può essere realizzata tramite hardware o software. Dal punto di vista dell'utente, sono funzionalmente equivalenti. Questa equivalenza è chiamata equivalenza delle funzioni logiche software e hardware.
Gerarchia del sistema informatico
Il livello 3 è il livello dell'architettura del set di istruzioni. Questo livello può controllare l'hardware del computer scrivendo programmi in linguaggio macchina. È anche chiamato livello macchina tradizionale o livello ISA (Instruction Set Architecture). È l'interfaccia e il collegamento tra il sistema software e il sistema hardware nel computer.
Da un lato, gli utenti possono utilizzare la rappresentazione binaria della programmazione in linguaggio macchina per controllare il sistema hardware del computer a questo livello.
D'altra parte, diversi programmi del sistema software sopra questo strato devono essere convertiti nella forma del linguaggio macchina di questo strato prima di poter essere eseguiti dall'hardware sottostante.
Come funzionano i sistemi informatici
Come funzionano le "procedure memorizzate".
Dal programma sorgente al file eseguibile
Descrizione del processo di esecuzione del programma
Descrizione del processo di esecuzione delle istruzioni
Recupera le istruzioni: PC→MAR→M→MDR→IR
Istruzioni per l'analisi: OP(IR)→CU
Istruzioni per l'esecuzione: Ad(IR)→MAR→M→MDR→ACC
Indicatori di prestazione del computer
Principali indicatori di prestazione dei computer
lunghezza delle parole
Generalmente, il numero di cifre binarie che un'unità aritmetica può elaborare in un'operazione è chiamato lunghezza della parola macchina.
Il numero di cifre deve essere uguale alla lunghezza della parola macchina
ALLU
registro per scopi generali
larghezza di banda del percorso dati
Si riferisce alla larghezza del bus dati esterno.
Il percorso di trasmissione dati formato collegando ciascun sottosistema tramite il bus dati è chiamato percorso dati.
Capacità della memoria principale
conteggio delle parole x lunghezza delle parole
calcolo della velocità
Throughput e tempi di risposta
Frequenza di clock e ciclo di clock della CPU
CPI (ciclo per istruzione)
Tempo di esecuzione della CPU
MIPS (milioni di istruzioni al secondo)
MFLOPS, GFLOPS, TFLOPS, PFLOPS, EFLOPS e ZFLOPS
programma di riferimento
È possibile valutare le prestazioni dello stesso programma di benchmark eseguendolo su macchine diverse per confrontare il tempo di esecuzione su macchine diverse.
Diversi termini professionali
firmware. Il componente composto dal programma solidificato nella ROM si chiama firmware. Il firmware è un tipo di hardware con caratteristiche software. Assorbe i rispettivi vantaggi di software e hardware. La sua velocità di esecuzione è più veloce del software e la sua flessibilità è migliore dell'hardware.
Trasparenza
Nella CPU, IR, MAR e MDR sono trasparenti per tutti i tipi di programmatori.
Il programmatore assembly può impostare il valore PC tramite l'istruzione JMP.
I registri di stato e i registri di uso generale possono essere programmati solo se sono visibili al programmatore dell'assembly.