课程总结-12221

计算机概要与技术 在第一章中，我们探讨了计算应用的分类及其特征，这包括个人计算机、服务器和嵌入式计算机。个人计算机主要用于日常办公和个人娱乐，而服务器则承担着数据处理和网络服务的重要角色。嵌入式计算机则是集成在各种设备中，如家用电器、汽车系统等，为特定功能提供计算支持。随着技术的发展，我们进入了后PC时代，个人移动设备（如智能手机和平板电脑）逐渐取代了传统的PC，云计算也逐步成为主流的计算服务方式，传统服务器正逐渐被云服务所替代。 计算机系统结构中的八大伟大思想是理解计算机性能的关键。这些思想包括面向摩尔定律的设计，即硬件性能随时间呈指数增长；加速大概率事件，优化常见任务的处理；通过并行处理提高性能，例如多核处理器；通过流水线技术来增加处理速度；通过预测技术提前推测下一步操作；存储器层次结构，如缓存技术，减少数据访问延迟；通过冗余提高系统的可靠性和容错能力。 程序概念部分，我们学习了软件和硬件层次的划分，以及高级语言如何转化为机器可执行的二进制代码。在硬件概念方面，我们讨论了计算机的基本功能，包括输入、输出、数据处理和存储，并区分了易失性和非易失性存储器的特性。 处理器和存储器的制造技术涉及到了集成电路，它是由晶体管组成的芯片。芯片制造的核心材料是硅，通过一系列复杂工艺制造出微型的电子元件。性能评估指标包括响应时间和吞吐率，CPU性能的计算涉及到执行时间、时钟周期数、CPI（每条指令所需的时钟周期数）以及经典性能公式。功耗墙是指随着性能提升，功耗也随之增加的问题，这限制了时钟频率的进一步提升。 多处理器技术的发展，从单处理器到多核处理器，再到流水线、预测、Cache和RAID技术，这些都是为了提高计算机的处理能力和效率。Intel Core i7作为多核处理器的代表，其基准测试展示了现代处理器的性能表现。 Amdahl定律和MIPS（每秒百万指令）是衡量系统性能的理论工具。理解指令集的概念，以及如何将高级语言如C编译为MIPS汇编语言，是深入理解计算机工作原理的基础。汇编语言中的指令类别，如算术、数据传输、逻辑、条件分支等，都直接影响着计算机的运行效率。 在计算机的算术运算中，我们研究了加减法、乘法、除法以及浮点运算的实现，包括溢出条件、硬件结构和算法。处理器的执行过程、数据通路建立、控制信号的生成以及流水线技术的应用，则揭示了指令如何在计算机内部高效执行的细节。 以上内容构成了IT基础知识的重要组成部分，涵盖了从硬件到软件、从理论到实践的多个层面，对于理解计算机系统的运作和优化至关重要。