计算机组成原理 第一章计算机系统概述

1. 计算机系统概论

1. 描述计算机系统的层次结构?

1. 系统软件的分类和一些实例?

Tips:判断是否是系统软件和应用软件首先需要从是否管理硬件的角度出发，大致分为以下几类

1. 冯·诺依曼计算机的特点?(6条)

1. 计算机由五大部件组成
2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访（思考如何存储器区分指令和数据？指令周期的不同阶段）
3. 指令和数据用二进制表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 指令在存储器内按顺序存放
6. 以运算器为中心，I/O与存储器间的数据传送通过运算器完成（导致传输效率低，目前已经采用以存储器为核心）

1. 冯·诺依曼计算机、计算机硬件框图、现代计算机硬件框图

1

.冯·诺依曼计算机硬件框图

 

2.以存储器为中心的现代计算机硬件框图

3.现代计算机硬件框图

其中ALU是运算器,控制器是CU与控制器的主存合称为主机

存储器分为：主存和辅存

I/O设备代表：输入设备和输出设备

其中运算器完成算术运算和逻辑运算

存储器用来存放数据和程序

控制器用来指挥程序运行

输入设备将信息转换成机器能识别的形式

输出设备将运算结果转换成人类熟悉的形式

1. 计算机系统：硬件（现代计算器硬件）+软件（系统软件和应用软件）

1. 运算器

	ACC	MQ	X
加法	被加数 和		加数
减法	被减数 差		减数
乘法	乘积高位	乘数 乘积低位	被乘数
除法	被除数 余数	商	除数

 

1. 存储器（存储数据和程序（指令））

存储体：大楼   存储单元：房间  存储元件：床位

存储单元：存放一串二进制代码（每个存储单元赋予一个地址号）

存储字：存储单元中二进制代码的组合

存储字长：存储单元中二进制代码的位数（MDR反应）

MAR：Memory Adress Register->存储器地址寄存器

     用来反应存储单元的个数

MDR: Memory Date Register->存储器数据寄存器

     用来反映存储字长

Eg:设MAR = 4位即能表示0000-1111，是2的4次方，即共有16个存储单元，又MDR=8位，即存储字长是8位（1字节），共有16B

 

1. 控制器

1. 计算机工作的全过程（以取数为例，回答主机完成一条指令的过程）

将程序通过输入设备送至计算机，程序首地址->PC

启动程序进行：取指令阶段PC->MAR->M->MDR->IR

              分析指令OP(IR)->CU

              执行指令Ad(IR)->MAR->M->MDR->ACC

其中Ad(IR)是指，取指令中的地址码

1. 计算机性能指标

1.机器字长：CPU一次能让处理数据的位数，与CPU中的寄存器位数有关

字长位数越多，精度越高，运算速度也越快

2.存储容量 存放二进制的总位数

3.运算速度:

   主频

   吉普森法(每条指令的执行的时间以及他们在全部操作中所占的百分比

   MIPS：每秒执行百万条指令

   CPI：执行一条指令所需时钟周期数

   FLOPS：每秒浮点运算次数

11、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

1.通过不同的时间段：在取指令阶段取出的为指令，在执行指令阶段取出为数据

2.通过地址源：由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码提供存储单元地址取出的是操作数。