操作系统的性能指标和系统结构
计算机系统的主要技术指标与系统配置
计算机系统的主要技术指标与系统配置1.主要技术指标：(1)处理器：处理器是计算机的核心部件，决定计算机的运行速度和性能。
常见的技术指标包括频率、核心数、缓存容量和架构等。
频率越高、核心数越多、缓存容量越大和架构越先进，处理能力越强。
(2)内存：内存是计算机用于暂时存储数据的地方，直接影响计算机的运行速度和多任务处理能力。
常见的技术指标包括容量和数据传输速率。
容量越大、数据传输速率越高，计算机的性能越好。
(3)硬盘：硬盘是计算机用于永久存储数据的地方，影响计算机的数据存储和读取速度。
常见的技术指标包括容量、转速和接口类型等。
容量越大、转速越快和接口类型越先进，硬盘的性能越好。
(4)显卡：显卡是计算机用于图形显示的设备，影响计算机的图形处理能力和显示质量。
常见的技术指标包括显存容量、核心频率和接口类型等。
显存容量越大、核心频率越高和接口类型越先进，显卡的性能越好。
(5)网卡：网卡是计算机用于网络通信的设备，影响计算机的网络连接速度和稳定性。
常见的技术指标包括传输速率和接口类型等。
传输速率越高和接口类型越先进，网卡的性能越好。
2.系统配置：(1) 操作系统：操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供用户界面。
常见的操作系统有Windows、macOS和Linux等。
(2)程序软件：程序软件是用于实现特定功能的应用程序。
常见的程序软件有办公软件、图形设计软件、音视频播放软件等。
(3)设备驱动程序：设备驱动程序是用于连接计算机硬件和操作系统的程序，负责使硬件和操作系统之间能够正常通信。
(4)硬件设备：硬件设备包括处理器、内存、硬盘、显卡、网卡以及相关的外设设备。
根据不同的需求和预算，可以选择不同品牌和型号的硬件设备。
(5)网络配置：网络配置包括网络拓扑结构、连接设备和网络协议等。
常见的网络配置包括局域网、无线网络和互联网等。
总结起来，计算机系统的主要技术指标和系统配置决定了计算机的性能和功能。
系统的性能指标
系统的性能指标（⼀）性能指标有哪些1、响应时间（Response time）响应时间就是⽤户感受软件系统为其服务所耗费的时间，对于⽹站系统来说，响应时间就是从点击了⼀个页⾯计时开始，到这个页⾯完全在浏览器⾥展现计时结束的这⼀段时间间隔，看起来很简单，但其实在这段响应时间内，软件系统在幕后经过了⼀系列的处理⼯作，贯穿了整个系统节点。
根据“管辖区域”不同，响应时间可以细分为：1. 服务器端响应时间，这个时间指的是服务器完成交易请求执⾏的时间，不包括客户端到服务器端的反应（请求和耗费在⽹络上的通信时间），这个服务器端响应时间可以度量服务器的处理能⼒。
2. ⽹络响应时间，这是⽹络硬件传输交易请求和交易结果所耗费的时间。
3. 客户端响应时间，这是客户端在构建请求和展现交易结果时所耗费的时间，对于普通的瘦客户端 Web 应⽤来说，这个时间很短，通常可以忽略不计；但是对于胖客户端 Web 应⽤来说，⽐如 Java applet、AJAX，由于客户端内嵌了⼤量的逻辑处理，耗费的时间有可能很长，从⽽成为系统的瓶颈，这是要注意的⼀个地⽅。
那么客户感受的响应时间其实是等于客户端响应时间 + 服务器端响应时间 + ⽹络响应时间。
细分的⽬的是为了⽅便定位性能瓶颈出现在哪个节点上。
2、吞吐量（Throughput）吞吐量是我们常见的⼀个软件性能指标，对于软件系统来说，“吞”进去的是请求，“吐”出来的是结果，⽽吞吐量反映的就是软件系统的“饭量”，也就是系统的处理能⼒，具体说来，就是指软件系统在每单位时间内能处理多少个事务/请求/单位数据等。
但它的定义⽐较灵活，在不同的场景下有不同的诠释，⽐如数据库的吞吐量指的是单位时间内，不同 SQL 语句的执⾏数量；⽽⽹络的吞吐量指的是单位时间内在⽹络上传输的数据流量。
吞吐量的⼤⼩由负载（如⽤户的数量）或⾏为⽅式来决定。
举个例⼦，下载⽂件⽐浏览⽹页需要更⾼的⽹络吞吐量。
资源使⽤率（Resource utilization）常见的资源有：CPU占⽤率、内存使⽤率、磁盘I/O、⽹络I/O。
计算机的基本组成
计算机的基本组成计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。
为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。
1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。
中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。
存储器分为内存和硬盘。
内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。
硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。
输入/输出设备允许用户与计算机交互。
键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。
总线是用于连接各个部件的通信通道。
2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。
系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。
应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。
3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。
网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。
计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。
这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。
计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。
以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。
中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
计算机系统结构教案
计算机系统结构教案一、引言计算机系统结构是计算机科学与技术领域中的一门重要课程，它关注计算机硬件和软件之间的相互关系，对于深入理解计算机系统的原理和设计具有关键作用。
本教案旨在提供一种有效的教学方法和内容，帮助学生全面掌握计算机系统结构的基本知识和核心概念。
二、教学目标1. 理解计算机系统结构的基本概念和原理；2. 掌握计算机硬件和软件之间的关系；3. 能够分析和设计简单的计算机系统；4. 培养学生的团队合作和问题解决能力；5. 培养学生的创新意识和实践能力。
三、教学内容1. 计算机系统结构的基本概念1.1 计算机系统的主要组成部分1.2 计算机系统的层次结构1.3 计算机性能指标和评价方法2. 计算机硬件部分2.1 中央处理器（CPU）的结构和功能2.2 存储器的层次结构和访问方式2.3 输入输出设备的分类和特点3. 计算机软件部分3.1 操作系统的作用和功能3.2 编程语言和编译系统3.3 网络通信和分布式计算4. 计算机系统设计与实现4.1 指令集体系结构（ISA）的设计和优化 4.2 流水线技术和超标量处理器4.3 存储器系统的设计和优化5. 计算机系统性能评价5.1 基准程序和性能指标5.2 性能提升的方法和技术5.3 并行计算和并行处理器四、教学方法1. 授课采用讲授的方式介绍计算机系统结构的基本理论和概念，并结合案例和实例进行说明。
2. 实验设计和安排计算机系统结构实验，包括CPU设计与模拟、操作系统的实现与优化等，帮助学生理解和应用所学知识。
3. 讨论与互动组织学生参与讨论和小组活动，培养学生的团队合作和问题解决能力。
4. 实践与项目安排实践任务和项目，鼓励学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的创新意识和实践能力。
五、教学评估1. 平时成绩评估包括课堂积极参与、实验报告、作业等，反映学生的学习情况和能力水平。
2. 考试评估设计考试试题，测试学生对于计算机系统结构的理解和应用能力。
2024年计算机系统的组成
计算机系统的组成计算机系统是现代社会不可或缺的一部分，它由多个组件组成，包括硬件和软件。
本文将详细介绍计算机系统的组成，包括其硬件和软件两个方面。
一、硬件组成1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心，负责执行计算机程序中的指令。
它由控制器和运算器组成，控制器负责指令的解码和执行，运算器负责算术和逻辑运算。
2.存储器存储器是计算机系统中用于存储数据和指令的部分。
它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储正在运行的程序和数据，而ROM则存储计算机启动时需要的程序和数据。
3.输入设备输入设备是用户与计算机系统交互的接口，它将用户输入的数据传输到计算机系统中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
4.输出设备输出设备是计算机系统向用户展示结果的设备，它将计算机处理后的数据以可视化的形式展示给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
5.总线总线是计算机系统中各个组件之间传输数据的通道。
它包括数据总线、地质总线和控制总线。
数据总线用于传输数据，地质总线用于传输内存地质，控制总线用于传输控制信号。
二、软件组成1.操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理计算机硬件资源，提供用户与计算机硬件交互的接口，以及执行计算机程序。
常见的操作系统包括Windows、Linux和macOS等。
2.应用软件应用软件是为满足用户特定需求而设计的软件。
它包括办公软件、图像处理软件、视频播放软件等。
应用软件通常运行在操作系统之上，利用操作系统的资源来完成特定的任务。
3.编程语言和开发工具编程语言和开发工具是计算机系统的重要组成部分，它们为开发者提供了编写、测试和调试程序的环境。
常见的编程语言包括C、Java、等，常见的开发工具包括Eclipse、VisualStudio等。
4.驱动程序驱动程序是计算机系统中用于控制硬件设备的软件。
它负责将操作系统和硬件设备之间的通信进行转换，使得操作系统可以正确地识别和使用硬件设备。
计算机的主要性能指标!!
计算机的主要性能指标(掌握)1. 字长：是计算机信息处理中可以同时处理的二进制数的位数。
字长越长，数据的运算精度和计算机的运算功能就越强，他的行使空间就越大，处理速度也就越大。
2. 主频：是指计算机的时钟频率，即CPU在单位时间内的平均操作次数，是决定计算机速度的重要指标，频率越高处理速度越快。
3. 内存容量：内存容量越大，计算机处理时与外存交换数据的次数就越少，因此处理速度越快。
4. 存储周期：存储周期越短速度越快。
5. 运算速度：是指计算机每秒钟能执行的指令数，一般以每秒所能执行的百万条指令数来衡量，单位为每秒百万条指令。
影响计算机运算速度的主要因素是中央处理器的主频和存储器的存取周期。
【例2-27】多选题：计算机的性能指标包括( )。
A.计算机速度B.字长C.内存容量D.分辨率正确答案：ABC解析：计算机系统的性能指标主要包括字长、主频、内存容量、存取周期和运算速度等。
【例2-28】在计算机领域中通常用MIPS来描述( )。
A.计算机的可运行性B.计算机的运算速度C.计算机的可靠性D.计算机的可扩充性正确答案：B解析：在计算机领域中，计算机的运算速度是指计算机每秒钟能执行的指令数，一般以每秒所能执行的百万条指令来衡量，单位为每秒百万条指令(MIPS)微型计算机硬件系统【学习目的与要求】要求掌握冯•诺依曼计算机体系结构的基本思想，掌握计算机硬件(包括中央处理器、内外存储器、输入设备、输出设备)的各组成部分及其工作原理，掌握计算机中的常用术语和主要性能指标。
1946年，著名美籍匈牙利数学家冯•诺依曼(JohnVon Neumann)提出并论证了计算机体系结构的基本思想：1.二进制表示数据和指令2. 将程序(包括数据和指令序列)事先存放在存储器中，当计算机工作时，能够自动、高效地从存储器中取出指令并执行指令。
(最重要)指令：指挥计算机工作的命令程序：有序的指令集合工作过程：读取指令、分析指令、执行指令3.计算机由五大部件构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备【例2-13】单选题：根据冯.诺依曼原理,计算机硬件的基本组成是( )。
计算机的五种分类
计算机的五种分类计算机是一种能够进行数据处理和程序运行的智能电子设备。
它广泛应用于各个领域，并且在不断发展中。
随着计算机的快速发展和不断衍生出的各种类型，我们可以将计算机按照多个不同的方面进行分类。
本文将介绍计算机的五种主要分类，包括用途、规模、性能、操作系统和体系结构。
一、按用途分类根据计算机的用途，可以将其分为通用计算机和专用计算机两种类型。
1. 通用计算机：这是我们常见的个人电脑(PC)和笔记本电脑。
通用计算机旨在满足广泛的计算需求，例如办公任务、网上浏览、娱乐等。
通用计算机具有较高的灵活性和可扩展性，用户可以根据自己的需求进行自定义设置。
2. 专用计算机：专用计算机是根据特定任务或应用开发的计算机系统。
例如，工业控制计算机用于自动化生产线的控制，超级计算机用于科学研究和大规模数据处理等。
专用计算机通常具有高性能和专业化的软硬件，以实现特定任务的最佳效率。
二、按规模分类计算机根据处理能力和规模的不同可以分为四种类型，分别是超级计算机、主机/服务器、个人计算机和嵌入式系统。
1. 超级计算机：超级计算机是世界上处理速度最快的计算机系统。
它们被广泛应用于气象预测、天文学、生物医学和核能模拟等领域。
超级计算机通常由多个处理器、高速存储器和大规模并行处理能力组成。
2. 主机/服务器：主机/服务器是能够处理大型数据和请求的计算机系统。
它们广泛应用于企业、学校和政府机构的数据存储和共享、网络服务等方面。
主机/服务器通常由一台或多台主机和多个客户端组成，主机负责管理和分发数据。
3. 个人计算机：个人计算机是指桌面计算机和笔记本电脑。
它们是适用于个人使用的计算机系统，用于个人娱乐、学习和办公等。
个人计算机通常由单个处理器和标准外部设备组成。
4. 嵌入式系统：嵌入式系统是嵌入在其他设备或系统中，用于特定的控制和功能。
例如，智能手机、智能家居设备和汽车引擎控制系统中都嵌入有计算机。
嵌入式系统通常具有小型化、低功耗和高度集成的特点。
电子科大高级计算机系统结构_系统性能评价
例1: 假设指令集中条件分支指令有两种不同设计方法:
(1) CPUA: 通过比较指令设置条件码, 然后测试条件码 进行分支;
(2) CPUB: 在分支指令中包括比较过程。
在两种CPU中, 条件分支指令都占用2个时钟周期, 所有其它指令占用1个时钟周期。
对于CPUA, 假设执行的指令中分支指令占20%; 由 于每个分支指令之前都需要有比较指令, 因此比较 指令也占20%。由于CPUA在分支时不需要比较, 因此假设它的时钟周期时间比CPUB快1.25倍。
程序控制: 15%、其他15% 假设: 程序控制类指令和其它指令与定点加法指
令的速度相同。
高级计算机结构
MIPS=
I/O的性能
(如I/O总线数目和带宽、磁盘通道的数目和带宽、 磁盘的性能(转速、寻道时间、扇区缓存容量等)
网络的性能
操作系统的性能
(系统调用/中断/进程切换/线程调度开销、存储映射/ 文件系统的缓冲区性能和吞吐量等。
编译器的性能 等
CPU按流水线方式工作, 编译器对CPU性能影响很大
高级计算机结构
高级计算机结构
第七章 系统性能评价
例2: DJS-130小型机, 产品说明书参数每秒50万次,即
MISP=0.5, 该参数为执行定点加法指令的速度。
定点加法指令速度为乘法和除法运算指令执行速
度的1/100。
— 计算等效指令速度: 应用统计, 各类指令出现的频率为: 加/减法: 50%、乘法: 15%、除法: 5%
较常采用排队论、随机过程、均值分析等方法
进行近似求解,比如流水线性能、多处理器系统 性能分析、软件可靠性静态评估等。
特点是理论严密, 对基础理论的掌握要求较高。 优点是节约人力/物力, 可应用于设计中的系统。
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2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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11.2.2 模块化结构形式
将程序模块作为系统结构的基本单位，按照 功能需要把整个系统分解为若干模块，每个 模块可以再带有子模块，每个模块具有一定 的独立功能，模块之间接口明确，自由调用， 可以根据需要约定参数传递或返回结果。
缺点：
核心层功能多 层次划分比较困难 每层独立性差 层次变化难 增加了系统开销
2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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11.2.4 基于微内核结构形式
在设计上使得核心尽可能小
原操作系统内核中不必要的功能需要被除去或 分离出来放在核的外面，内核中只留下部分进 程管理和存储器管理、进程通信功能。
优点：
保护了系统资源 独立用户环境为操作系统的研究和开发提供了
方便
2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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本章目录
11.1 操作系统的性能指标 11.2 操作系统结构 11.3 UNIX和Windows的系统结构（自学）
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《计算机操作系统》- 第11章
5．系统的可移植性
将一个操作系统从一个硬件环境转移到另一个 硬件环境仍能够正常工作的能力。常用转移工 作的工作量来度量。
2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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本章目录
11.1 操作系统的性能指标 11.2 操作系统结构 11.3 UNIX和Windows的系统结构
数据为全局量，各模块均可对其进行存取和修改，造成 模块间关系隐蔽，难于对软件结构进行综合性的理解和 修改，软件的可靠性、易读性、适应性难以保证；
随着系统规模的扩大，系统的复杂性迅速增长。
2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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11.2.3 基于层结构形式
基于层结构形式按照操作系统功能进行层次 划分。
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《计算机操作系统》- 第11章
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操作系统结构
操作系统结构主要有五种形式： 简单结构形式 模块化结构形式 基于层结构形式 微内核结构形式 虚拟机结构形式
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《计算机操作系统》- 第11章
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11.2.1 简单结构形式
将系统所有的软件和数据结构都放置在一个 模块中，操作系统各功能部分之间没有明显 的接口。
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《计算机操作系统》- 第11章
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模块化结构形式
优点：
结构紧密、组合方便，系统可按照需求组合不同模块； 接口简单直接、模块间调用的灵活性使系统效率较高； 各个子模块的设计、编码可以同时进行，研制过程快。
缺点：
模块之间可以任意相互调用，调用关系复杂，模块的独 立性差，造成系统结构不清晰，可靠性降低；
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本章目录
11.1 操作系统的性能指标 11.2 操作系统结构 11.3 UNIX和Windows的系统结构
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《计算机操作系统》- 第11章
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11.1 操作系统的性能指标
操作系统的性能指标体现在多个方面
1．系统的可靠性
通过系统平均无故障时间进行度量。平均无故 障时间越长，系统的可靠性越高。
2．系统的吞吐量
系统在单位时间内所处理的信息量。吞吐量越 大，系统的处理效率越高
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《计算机操作系统》- 第11章
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操作系统的性能指标
3．系统的响应时间
从系统接收作业到输出结果的时间间隔。
4．系统的资源利用率
单位时间内某设备实际使用时间。系统中各设 备越忙，系统的资源利用率越高。
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Any Question?
Thank you !
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《计算机操作系统》- 第11章
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Hale Waihona Puke 第11章 操作系统的性能指标 和系统结构
操作系统结构对操作系统的性能指标 有很大的影响 操作系统性能指标影响到计算机系统 的性能
本章目录
11.1 操作系统的性能指标 11.2 操作系统结构 11.3 UNIX和Windows的系统结构
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《计算机操作系统》- 第11章
不同的层次完成不同的功能，相邻层之间定 义严格的接口，上层的功能根据下层提供的 功能实现。
通常，最底层为计算机硬件接口，最上层为 用户接口。
层与层之间的关系按照系统的应用方式或命 令调用次序来决定。
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《计算机操作系统》- 第11章
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基于层结构形式
优点：
每层的功能明确，可以采用模块化设计 有利于系统的维护和扩充
优点：
易于扩展操作系统 硬件环境变化对操作系统改动很小 使操作系统更加安全和可靠 适用于分布式系统
2020/1/19
《计算机操作系统》- 第11章
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11.2.5 虚拟机结构形式
虚拟机结构可以将核心提供的不同系统调用 映射为不同的操作系统系统调用。
允许在单一硬件平台上建立依赖策略的多操 作系统版本。