第1章-導(dǎo)論與概論

微機(jī)與單片機(jī)原理導(dǎo)論一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1946年2月，由美國賓夕法尼大學(xué)莫爾學(xué)院的物理學(xué)博士莫克利和電氣工程師?？颂仡I(lǐng)導(dǎo)的研制小組，研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC。這臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了約18000個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器、耗電量達(dá)150KW，占地面積167m2，重量約30t，計(jì)算速度每秒5000次，采用字長10位的十進(jìn)制計(jì)算方式，編程通過接插件進(jìn)行。

導(dǎo)論一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1944年，著名的數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出了采用二進(jìn)制、存儲(chǔ)程序，并在程序控制下自動(dòng)執(zhí)行的思想。按照這一思想，新機(jī)器由運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)、輸入、輸出等五個(gè)部件構(gòu)成，這種模式的計(jì)算機(jī)稱為馮·諾依曼機(jī)。時(shí)至今日，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了五代，雖然在技術(shù)上不斷發(fā)展和完善，但基于馮·諾依曼機(jī)的基本結(jié)構(gòu)仍然未有大的變化。

導(dǎo)論一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代（1946～1957），以電子管為邏輯部件，以陰極射線管、磁芯和磁鼓等為存儲(chǔ)器。軟件上采用機(jī)器語言，后期采用匯編語言。第二代（1958～1965），以晶體管為邏輯部件，內(nèi)存用磁芯、外存用磁盤。軟件上廣泛采用高級(jí)語言，并出現(xiàn)了早期的操作系統(tǒng)。第三代（1966～1979），以中小規(guī)模集成電路為主要部件，內(nèi)存用磁芯、半導(dǎo)體，外存用磁盤。軟件上廣泛使用操作系統(tǒng)，產(chǎn)生了分時(shí)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)論一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代（1980～1993），以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和磁盤為內(nèi)、外存儲(chǔ)器。在軟件方法上產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想。第五代（1994～至今），以甚大規(guī)模集成電路為主要部件,以半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和磁盤為內(nèi)、外存儲(chǔ)器。在軟件方法上，占支配地位的語言變?yōu)镃++、Java、HTML和XML。此外，基于建模語言（UML）的圖形設(shè)計(jì)語言開始出現(xiàn)。導(dǎo)論二、微處理器的發(fā)展階段

第一階段（1971～1973年）：1971年Intel公司推出了世界上第一款微處理器Intel4004，這是第一個(gè)可用于微型計(jì)算機(jī)的4

位微處理器，它集成了2300只晶體管，成為第一代微處理器。第二階段（1973～1977年）:1971年Intel公司從8008發(fā)展成Intel8080，成為真正意義上的8

位微處理器。8080采用NM0S工藝，集成度約9000只晶體管，平均指令執(zhí)行時(shí)間為1~2μs，很快作為代替電子邏輯電路的器件被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，成為早期嵌入式系統(tǒng)的核心部件。第二階段中還有代表性的機(jī)型：

Zilog公司的增強(qiáng)型Z80，Motorola的M6800導(dǎo)論二、微處理器的發(fā)展階段

第三階段（1978～1983年）：1978年，Intel公司推出了第一個(gè)16位微處理器，即著名的8086。它的最高主頻為10MHz，16位字長，內(nèi)存尋址能力為1MB。很快，Zilog和Motorola公司也宣布計(jì)劃生產(chǎn)16位微處理器Z8000和M68000。從此以后微處理器進(jìn)入了群雄逐鹿的時(shí)代。

第四階段（1983～2003年）：Intel公司相繼推出了32位微處理器80386、80486系列、Pentium系列。以及AMD公司的K5、K6、K7（Athlon）等系列微處理器，主頻達(dá)到1GHz主頻。導(dǎo)論二、微處理器的發(fā)展階段第五階段（1993年～至今）：2003年4月，AMD公司的64處理器Opteron、K8問世，宣告了64位微處理器時(shí)代的到來。2005年Intel和AMD先后發(fā)布了自己的雙核處理器——PentiumD和Athlon64X2，宣告微處理器雙核時(shí)代的來臨。

現(xiàn)在，這些高性能的微處理器被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，諸如：大中型計(jì)算機(jī)、通用個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）、測(cè)控領(lǐng)域?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)和普通嵌入式系統(tǒng)。

導(dǎo)論三、嵌入式處理器的發(fā)展

微型計(jì)算機(jī)是伴隨微處理器的誕生而出現(xiàn)的。但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，它很快進(jìn)入了兩大分支：通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于高速數(shù)值計(jì)算和海量數(shù)據(jù)處理。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則面向工控領(lǐng)域，嵌入到各種控制應(yīng)用系統(tǒng)、各類電子系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中。

導(dǎo)論三、嵌入式處理器的發(fā)展

由于應(yīng)用對(duì)象對(duì)低功耗、小體積、高可靠性的苛刻要求，現(xiàn)在市場(chǎng)上的嵌入式處理器實(shí)際上都是一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)，廣泛應(yīng)用在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、汽車、船舶、航空航天、軍事裝備和消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用微處理器。

作為以硬件技術(shù)為基礎(chǔ)，以電子系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)為目標(biāo)的信通類的學(xué)生來說，掌握嵌入式處理器的應(yīng)用技術(shù)是非常重要的。導(dǎo)論三、嵌入式處理器的發(fā)展

1976年Intel公司首先推出真正能稱為單片機(jī)的MCS-48系列單片微型計(jì)算機(jī)。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏得了廣泛的應(yīng)用。在MCS-48成功的刺激下，許多半導(dǎo)體公司和計(jì)算機(jī)公司爭相研制和發(fā)展自己的單片機(jī)系列。在短短的十幾年間，經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二、三年要更新一代，集成度增加一倍，功能翻一番。發(fā)展速度之快，應(yīng)用范圍之廣達(dá)到了驚人的地步。單片機(jī)已滲透到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，可謂無所不在。導(dǎo)論三、嵌入式處理器的發(fā)展

80C51是單片機(jī)中的經(jīng)典和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，具有品種全、性價(jià)比高，兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富等特點(diǎn)，因此時(shí)至今日，在國內(nèi)的應(yīng)用仍非常廣泛。近年來，受IT技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，ARM處理器（32位單片機(jī)）在全球范圍內(nèi)流行，已經(jīng)開始成為高中端嵌入式應(yīng)用和設(shè)計(jì)的主流。32位ARM體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)硬件的概念及結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件的概念及分類計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)基本工作原理§1.1計(jì)算機(jī)硬件

計(jì)算機(jī)的功能從根本上說就是能夠接收信息，根據(jù)事先編好的程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，并給出處理的結(jié)果。信息是復(fù)雜的，但不論多么復(fù)雜，都是靠計(jì)算機(jī)的基本部件協(xié)作完成的，這些部件有運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。由主存儲(chǔ)器流向控制器的信息流稱為指令流

由主存儲(chǔ)器流向運(yùn)算器或由運(yùn)算器流向主存儲(chǔ)器的信息流稱為數(shù)據(jù)流

控制器依據(jù)指令發(fā)出的控制信號(hào)，稱為控制流§1.2

計(jì)算機(jī)軟件1.2.1軟件的組成與分類計(jì)算機(jī)中的程序、數(shù)據(jù)和文檔稱為計(jì)算機(jī)軟件。計(jì)算機(jī)軟件一般分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。如圖1-2所示。系統(tǒng)軟件是方便用戶使用計(jì)算機(jī)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)效率、功能的基礎(chǔ)軟件。它負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的調(diào)度管理，提供程序的運(yùn)行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境，并且向用戶提供各種服務(wù)。應(yīng)用軟件是用各種程序設(shè)計(jì)語言編寫出來的具有特定功能的程序?！?.2

計(jì)算機(jī)軟件1.2.2計(jì)算機(jī)語言

1、機(jī)器語言機(jī)器語言是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的以二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器指令，是面向機(jī)器的。每一種機(jī)器語言編寫的程序只適用于某種特定類型的計(jì)算機(jī)。由于計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行機(jī)器語言程序，故機(jī)器語言程序又稱為目標(biāo)程序，顯然用機(jī)器語言編寫的程序?qū)崿F(xiàn)路徑最直接，執(zhí)行起來是最快的。用機(jī)器語言編寫程序既煩瑣，又容易出錯(cuò)，還要求程序編寫者深入理解計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)。因此，在計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中，逐步出現(xiàn)了匯編語言和各種高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言，以幫助人們更有效、更方便地編寫程序?！?.2

計(jì)算機(jī)軟件1.2.2計(jì)算機(jī)語言

2、匯編語言匯編語言是一種與計(jì)算機(jī)機(jī)器語言相當(dāng)接近的符號(hào)語言。它采用助記符來表示機(jī)器指令的操作碼。采用符號(hào)地址指示程序存放在存儲(chǔ)器中的位置及跳轉(zhuǎn)關(guān)系，并增加一些控制程序執(zhí)行和便于表示數(shù)據(jù)及其存放的命令（偽指令），以方便人們編寫程序。匯編語言與機(jī)器語言一樣，也是一種面向機(jī)器的語言。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言源程序。計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別和執(zhí)行匯編語言源程序，需要通過稱為匯編程序的一種語言處理程序加以處理。得到機(jī)器指令形式的目標(biāo)程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和執(zhí)行。將匯編語言的源程序編譯成機(jī)器語言的目標(biāo)程序的過程，稱為“匯編”?！?.2計(jì)算機(jī)軟件1.2.2

計(jì)算機(jī)語言

3、高級(jí)語言高級(jí)語言克服了機(jī)器語言和匯編語言依賴于具體計(jì)算機(jī)的缺陷，使計(jì)算機(jī)語言成為描述各種問題求解過程的算法語言。并從過程化語言發(fā)展為現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的面向?qū)ο蟮恼Z言。用某種高級(jí)語言編寫的程序稱為高級(jí)語言源程序，如C++語言源程序、PASCAL語言源程序等。計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行高級(jí)語言源程序，用高級(jí)語言編寫的源程序在輸入計(jì)算機(jī)后，通過“翻譯程序”翻譯成機(jī)器語言，這樣計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和執(zhí)行。

§1.2計(jì)算機(jī)軟件1.2.2計(jì)算機(jī)語言

4、高級(jí)語言“翻譯”通常有兩種方式，即編譯方式和解釋方式。

編譯方式是指利用事先編好的一個(gè)稱為編譯程序的機(jī)器語言程序，作為系統(tǒng)軟件存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)，當(dāng)用戶將高級(jí)語言編寫的源程序輸入計(jì)算機(jī)后，編譯程序便把源程序翻譯成用機(jī)器語言表示的與之等價(jià)的目標(biāo)程序，然后計(jì)算機(jī)再執(zhí)行該目標(biāo)程序，以完成源程序要處理的運(yùn)算，并取得結(jié)果。

解釋方式是指源程序進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，由一個(gè)叫解釋程序的處理程序邊掃描邊解釋，逐句輸入逐句翻譯，計(jì)算機(jī)再逐句執(zhí)行，并不產(chǎn)生目標(biāo)程序?！?.2計(jì)算機(jī)軟件

1.2.3指令集結(jié)構(gòu)

指令是機(jī)器語言的詞匯，指令集就是機(jī)器語言的的辭海。為提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性價(jià)比，設(shè)計(jì)指令集結(jié)構(gòu)時(shí)有兩種不同的優(yōu)化策略。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師把指令集分成兩大類，將處理器分為復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)（ComplexInstructionSetComputer,CISC）和精簡指令集計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer,RISC）?！?.2計(jì)算機(jī)軟件1.2.3指令集結(jié)構(gòu)

CISC的世紀(jì)思想和特點(diǎn)

CISC的思想是讓每一條指令完成盡可能多的任務(wù)，其結(jié)果導(dǎo)致了CISC機(jī)的多種操作數(shù)尋址模式。更重要的是，在CISC機(jī)的設(shè)計(jì)中，每條指令所帶的操作數(shù)數(shù)目及其存放的地點(diǎn)都是任意的。這種設(shè)計(jì)的結(jié)果是指令長短不一，指令執(zhí)行時(shí)間也相差懸殊。

優(yōu)點(diǎn)：減少對(duì)存儲(chǔ)器的存取操作，也就減少存儲(chǔ)器存取速度慢帶來的影響，并使一條指令實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的處理，如：求一個(gè)函數(shù)值。§1.2計(jì)算機(jī)軟件1.2.3指令集結(jié)構(gòu)RISC的設(shè)計(jì)思想及特點(diǎn)

RISC的設(shè)計(jì)思想是盡量降低指令的數(shù)量和復(fù)雜性，力求每條指令只執(zhí)行一個(gè)基本計(jì)算，從而得到一個(gè)最小化的指令集。為了達(dá)到可能的最高速度，RISC指令被設(shè)計(jì)為固定長度，并在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條命令。同時(shí)，RISC機(jī)的設(shè)計(jì)充分利用了高速緩存、提前讀取、流水線操作和超標(biāo)量運(yùn)算等手段，有效地提高了計(jì)算機(jī)的性能。缺點(diǎn)：由于指令簡單，RISC的性能更依賴于編譯程序（針對(duì)高級(jí)語言）的有效性，如果沒有一個(gè)很好的編譯程序，RISC結(jié)構(gòu)的潛在優(yōu)勢(shì)就無法發(fā)揮?！?.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

一、馮?諾依曼結(jié)構(gòu)馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)以存儲(chǔ)程序原理為基礎(chǔ)，指令與數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)。程序執(zhí)行時(shí)，CPU在程序計(jì)數(shù)器的指引下，順序地讀取下一條指令和數(shù)據(jù)，這就注定了其本質(zhì)特點(diǎn)是串行性，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：指令執(zhí)行的串行性和存儲(chǔ)器讀取的串行性?！?.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

二、哈佛結(jié)構(gòu)

如圖所示，哈佛體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開；提供了較大的存儲(chǔ)器帶寬；適合于數(shù)字信號(hào)處理；大多數(shù)DSP都是哈佛結(jié)構(gòu)；單位時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)器所存取的信息量，是體現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率的技術(shù)指標(biāo)（bit/s、byte/s）§1.4

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過配置各種軟件，形成一個(gè)有機(jī)組合的系統(tǒng)。使用計(jì)算機(jī)幫助我們解決問題的方法從控制流程的角度看可分為三種：全硬件的方法，即使用組合、時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)硬件邏輯電路，實(shí)現(xiàn)控制流程；軟、硬件相結(jié)合的方法，即部分流程由硬件邏輯實(shí)現(xiàn)，另一部分由微程序?qū)崿F(xiàn)；全軟件的方法，即采用某種計(jì)算機(jī)語言，按流程算法編制程序，實(shí)現(xiàn)控制流程?！?.4

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

用一種層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)分析計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分的層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。沒有加載任何軟件之前是一臺(tái)最基本的物理機(jī)，按照功能實(shí)現(xiàn)劃分成不可再分的三個(gè)實(shí)際機(jī)器層次。

M3~M6為虛擬機(jī)器層，它的功能體現(xiàn)在廣義的計(jì)算機(jī)語言上。從某一層次的觀察者看來，它只能是通過該層次的語言來了解和使用計(jì)算機(jī)，至于對(duì)實(shí)際問題在較低層次上的具體解決和實(shí)現(xiàn)是不必關(guān)心的§1.4

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

操作系統(tǒng)的主要功能有：處理器管理功能，即為一個(gè)或多個(gè)用戶合理、有效地分配CPU；存儲(chǔ)管理功能，即合理組織和分配存儲(chǔ)空間（包括主存和輔存）；數(shù)據(jù)管理功能，即合理組織信息在輔助存儲(chǔ)器上的存儲(chǔ)和檢索；設(shè)備管理功能，即合理組織和使用I/O設(shè)備；作業(yè)管理功能，即合理組織和調(diào)度作業(yè)的運(yùn)行；系統(tǒng)的安全和保護(hù)功能，即為保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，減少和避免由各種操作錯(cuò)誤及設(shè)備故障引起的問題所采取的防范措施?！?.5計(jì)算機(jī)的基本工作原理1.5.1存儲(chǔ)程序工作原理

事先編制程序，并將程序（包含指令和數(shù)據(jù)）存入主存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行程序時(shí)，要能自動(dòng)、連續(xù)地從主存儲(chǔ)器中依次取出指令并執(zhí)行，根據(jù)指令所含的控制信息，調(diào)用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

為了控制指令序列的執(zhí)行順序，設(shè)置一個(gè)程序計(jì)數(shù)器（PC），讓它存放當(dāng)前指令所在的存儲(chǔ)單元的地址?？刂破鞲鶕?jù)PC的指示，合著時(shí)序脈沖的節(jié)拍，周期性地從存儲(chǔ)器取指、并進(jìn)行譯碼和執(zhí)行。大多數(shù)情況下，程序的執(zhí)行都是順序的，因此，控制器取指后，

PC自動(dòng)增１，從而保證能夠按照指令的先后順序執(zhí)行。如果被執(zhí)行的指令是一條轉(zhuǎn)移指令，那么這條指令被執(zhí)行后，其目標(biāo)地址將裝入PC?？梢?，PC就像一個(gè)指針，一直指示著程序的執(zhí)行進(jìn)程。

這就是著名的馮?諾依曼機(jī)結(jié)構(gòu)，是美國科學(xué)家馮?諾依曼（vonNeumann）在1945年領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)EDVAC計(jì)算機(jī)的過程中提出的。它奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)思想，到目前為止，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍沿用這一結(jié)構(gòu)?！?.5計(jì)算機(jī)的基本工作原理

計(jì)算機(jī)的工作過程：計(jì)算機(jī)的工作過程是執(zhí)行程序的過程。程序是為求解特定問題而設(shè)計(jì)的指令序列，所以計(jì)算機(jī)的工作過程就是按照給定次序執(zhí)行一系列指令的過程。按照存儲(chǔ)程序工作原理，執(zhí)行一條指令可以分為兩個(gè)階段進(jìn)行：

取指令和執(zhí)行指令

于是計(jì)算機(jī)的工作過程也就是反復(fù)取指和執(zhí)指的過程?！?.5計(jì)算機(jī)的基本工作原理

例如，求兩個(gè)正整數(shù)a，b的較大值，即f=max(a，b)，其解題步驟如下：①輸入a和b這兩個(gè)數(shù)；②執(zhí)行a賦值給f；③判斷，如果b＞a，則執(zhí)行b賦值給f；④輸出f；⑤結(jié)束。結(jié)合匯編語言程序的執(zhí)行，可以很清楚地看出，馮?諾依曼體系的計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程。數(shù)據(jù)a存放在主存300AH單元，數(shù)據(jù)b存放在主存300BH單元，運(yùn)算結(jié)果f存放在主存300CH單元。

§1.5計(jì)算機(jī)的基本工作原理

用匯編語言編寫的程序如下：單元地址 單元內(nèi)容 2000H MOVAL,[300AH] 2001H MOVBL,[300BH] 2002H MOV[300CH],AL 2003H CMPBL,AL 2004H JG2006H 2005H HLT 2006H MOV[300CH],BL 2007H HLT 300AH a 300BH b 300CH 存結(jié)果f§1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)1.運(yùn)算速度

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)。通常以MIPS和MFLOPS為計(jì)量單位來衡量運(yùn)算速度。MIPS表示每秒百萬次指令。對(duì)于給定的程序，MIPS可定義為

MIPS=IN/（TE×10E6） 式中，IN表示指令條數(shù)，TE表示程序的執(zhí)行時(shí)間（s）。 MFLOPS表示每秒百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算。對(duì)于給定的程序，MFLOPS可定義為

MFLOPS=IFN/（TE×10E6）

式中，IFN表示浮點(diǎn)運(yùn)算指令的條數(shù)。 MIPS只適用于衡量標(biāo)量計(jì)算機(jī)的性能，MFLOPS則比較適用于衡量向量計(jì)算機(jī)的性能。

§1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)影響運(yùn)算速度的有如下幾個(gè)主要因素：主頻，也就是CPU的時(shí)鐘頻率或工作頻率。主頻越高，單位時(shí)間所執(zhí)行的指令數(shù)量就會(huì)越多，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度自然就越高了。外頻，是CPU與外界（存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備）交換數(shù)據(jù)的頻率（系統(tǒng)時(shí)鐘）。主頻再高，如果外頻低，整個(gè)系統(tǒng)的速度也提不起來。內(nèi)頻與外頻具有倍頻關(guān)系，即

內(nèi)頻=外頻×倍頻§1.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)影響運(yùn)算速度的有如下幾個(gè)主要因素：存儲(chǔ)器存取速度。內(nèi)存儲(chǔ)器完成一次讀（?。┗?qū)懀ù妫┎僮魉璧臅r(shí)間稱為存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或者訪問時(shí)間。而連續(xù)兩次讀（或?qū)懀┧璧淖疃虝r(shí)間稱為存儲(chǔ)周期。對(duì)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器來說，存取周期為幾十到幾百ns（10-9s）。由于訪存操作在計(jì)算機(jī)的工作過程中是必不可少的，因此，存儲(chǔ)器存取速度這個(gè)因素對(duì)計(jì)算機(jī)速度的影響就非常顯著了。I/O的速度。主機(jī)I/O的速度取決于I/O總線的設(shè)計(jì)。這對(duì)于慢速設(shè)備（如鍵盤、打印機(jī)）關(guān)系不大，但對(duì)于高速設(shè)備則效果十分明顯?！?.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)2.字長一般說來，計(jì)算機(jī)CPU在同一時(shí)刻處理的一組二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)計(jì)算機(jī)的“字”，而這組二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)就是“字長”。能處理字長為8位數(shù)據(jù)的CPU通常就叫8位的CPU。同理，32位的CPU就能在單位時(shí)間內(nèi)處理字長為32位的二進(jìn)制數(shù)。很明顯，字長意味著計(jì)算精度和速度。當(dāng)然字長位數(shù)越多，硬件成本也越高，因?yàn)樗鼪Q定著寄存器、運(yùn)算部件、數(shù)據(jù)總線等的位數(shù)（它們的位數(shù)相同，都是相同字長）。§1.6計(jì)