计算机组成原理(1)-计算机系统概述

冯·诺依曼设计思想

冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点:
(1) 计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。
(2) 计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中,操作码表示运算性质,地址码指出操作数在存储器的位置。
(3)将编好的程序和原始数据(原本在外存储器,如硬盘)送入内存储器中,然后启动计算机工作,计算机应在不需操作人员干预的情况下,自动逐条取出指令和执行任务。

(4)对计算机进行集中的顺序控制。

计算机系统的多级组成

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各级小结:

(1)除了第1级外,其他各级都得到它下级的支持。

(2)第1级到第3级编写的程序基本都是二进制数字化语言。

(3)如果应用程序采用汇编语言编写的,那么机器必须含有“汇编语言级”这一级的功能;如果是高级语言编写的,“汇编语言级”这一级可以不要。(主要取决于编译器,有的直接编译成二进制码,有的编译成汇编语言,再通过汇编器进行编译成二进制码。

计算机基本结构

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计算机基本工作原理

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计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。
程序与数据一样存贮,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。

计算机执行应用程序过程

(1)用户执行应用程序,发送请求给操作系统。

(2)操作系统找到应用程序相关信息,检查是否是可执行文件;并通过程序首部信息,确定代码和数据在可执行文件中的位置并计算出对应的磁盘块地址。

(3)操作系统创建一个新的进程,并将该应用程序执行文件映射到该进程结构,表示由该进程负责执行该程序。

  (4)为该应用程序设置CPU上下文环境并跳到程序开始处。

(5)执行应用程序的第一条指令,发生缺页异常。(因为该应用程序的代码和数据还没有读入内存中,所以硬件机制捕获“缺页异常”信息并把控制权交给操作系统)

(6)由于操作系统拥有了控制权,它分配一页物理内存,并将代码从磁盘读入内存,然后继续执行该应用程序。

C语言程序转换成可执行文件

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小结:

(1)汇编语言编译成机器语言比高级语言快(C,C++,JAVA等)。

(2)高级语言也称为算法语言。

(3)算法语言编写的程序叫源程序,汇编语言编写的叫汇编语言程序。

(4)编译器是个统称,如有C++编译器,汇编语言编译器(简称汇编器)。在这里一般是高级语言的编译器。

计算机的性能指标:CPU性能指标、存储器性能指标和I/O吞吐率。

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