1. 采用“存儲程序”的工作方式
2. 計算機由運算器，控制器，存儲器，輸入和輸入設備 5 個基本部件組成。
3. 存儲器不僅能存放數據，也能存放指令，形式上數據和指令沒有區别，當計算機應能區分它們；控制器應能自動執行指令；運算器應能進行算術運算，也能進行邏輯運算；操作人員可以通過輸入和輸出設備使用計算機。
4. 計算機内部以二進制形式表示指令和數據；每條指令由操作碼和地址嗎兩部分組成，操作碼指出操作類型，地址嗎指出操作數的地址；由一串指令組成程序。

1. 主存儲器：用來存放指令和數據，簡稱為主存或内存。
2. 算術邏輯部件：用來進行算術邏輯運算的部件。
3. 控制部件：用于自動逐條取出指令并進行譯碼的部件。
4. 輸入輸出設備：用來和客戶交互的設備。
5. 通用寄存器組：為了臨時存放從主存取來的數據或運算的結果，還需要若幹個通用寄存器（标志寄存器，指令寄存器，程序計數器）
6. 标志寄存器：經過算術運算後的結果會産生一些标志信息，例如：結果是否為 0，是否為負數，是否溢出等。
7. 指令寄存器：從主存中取來的指令需要臨時保存在指令寄存器中。
8. 程序計數器：CPU 為了自動按需讀取主存中的指令，在執行當前指令過程中，自動算出下一條指令的地址并送到程序計數器中。

執行流程：

• 程序執行時，控制器會通過程序計數器取出下一條指令的地址。
• 通過指令的地址從主存中提取指令後把指令放入指令寄存器中。
• 指令寄存器提取出指令的操作碼和地址碼，并根據地址碼從主存中得到數據。并且此時程序計數器加一。
• 将數據放入通用寄存器中，在根據控制器對操作碼進行解析，運行算術邏輯部分進行計算。
• 得到的數據後根據相應的業務放到寄存器或者主存中。

“存儲程序”的基本思想：必須将實現編寫好的程序和原始數據送入主存後才能執行程序，程序一旦被啟動執行，計算機能在不需操作人員幹預下自動完成逐條指令取出和執行的任務。

“存儲程序”的執行過程：根據 PC（程序計數器）從主存中取指令，對指令進行譯碼，PC 增量，取操作數并執行，将結果送主存或寄存器中保存。

吞吐率和響應時間是考量一個計算機系統性能的兩個基本指标。

吞吐率：在單位時間内所完成的工作量。

響應時間：從作業提交開始到作業完成所用的時間，類似于執行時間和等待時間。

通常把用戶感覺到的執行時間分為：CPU 時間和其他時間。

CPU 時間指 CPU 用于本程序執行的時間，它又包括：用戶 CPU 時間（指真正用于運行用戶程序代碼的時間），系統 CPU 時間（指為了執行用戶程序而需要 CPU 運行操作系統的時間）。

其他時間：等待 I/O 操作完成的時間或 CPU 用于執行其他用戶程序的時間。

1. 時鐘周期：計算機執行一條指令的過程被分成若幹個步驟來完成（例如一個乘法會被分為加法和左移的幾個操作來執行），每一步都要有相應的控制信号進行控制，這些控制信号的執行都需要花費時間。故對其稱為時間周期。（執行每條微指令耗費的平均時間）
2. 時鐘頻率：CPU 時鐘周期的倒數，表示當為時間内執行了多少條微指令。
3. CPI（時鐘周期數）：表示一條指令需要的微指令條數。

用戶 CPI 時間 = 程序總時鐘周期數 * 時鐘周期 = 程序總時鐘周期數 / 時鐘頻率。

程序總時鐘周期數 = 程序總指令條數 * CPI（時鐘周期數）

MIPS：平均每秒執行多少百萬條指令。指令執行速度所用的計量單位。

峰值 MIPS：選取一組指令組合，使得得到的平均 CPI 最小，由此得到的 MIPS 就是峰值 MIPS。

相對 MIPS：根據某個公認的參考機型來定義的相應 MIP值。

MIPS 反映了機器執行頂點指令的速度，但是，用 MIPS 來對不同的機器進行性能比較有時是不準确的。因為不同機器的指令集不同，而且指令的功能也不同，因此，同樣的指令條數所完成的功能可能完全不同。另外，不同機器的 CPI 和時鐘周期也不同，因而同一條指令在不同機器上所用的時間也不同。

基準程序是進行計算機性能評測的一種重要工具，能夠很好的反映機器在運行實際負載時的性能，可通過在不同機器上運行相同的基準程序來比較在不同機器上的運行時間，從而評測其性能。

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