计算机组成原理【1】绪论

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注意：本节复习先参考这个链接！！！

1、课程介绍

计算机专业核心课程，是软件和硬件之间的一座桥梁，实现硬件逻辑。

数字计算机，其中的硬件系统的组成。CPU、内存等。例如：CPU如何实现的？？内部构造？内存如何读写？？光盘存储信息的原理？

课程内容：

2、计算机系统概论

嵌入式设备：如 车载GPS

软件分为系统软件和应用软件。系统软件就是操作系统（如安卓）、语言处理程序、服务型程序、数据库管理系统等。

计算机的层次结构——

计算机所能运行的只是机器语言！

编译过程——

具体的过程：

区分这两个概念——

3、计算机的基本组成

1. 冯·诺依曼计算机的特点
   （1）指令和数据均用二进制数表示。
   （2）指令和数据以同等地位（不加区分）存放于存储器内，并按地址访问。
   （3）指令由操作码和地址码组成，操作码表示操作的性质，地址码表示操作数存放的位置。
   （4）指令在存储器内按顺序存放。
   （5）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
   注：冯·诺依曼计算机的核心思想是“存储程序”，即按需要编出程序，顺序存放在存储器内，运行时顺序执行完成。注意：以此概念为基础的各类计算机均可称为冯·诺依曼计算机。

2. 计算机的硬件组成框图及各部件功能
   （1）运算器：实现算术和逻辑运算，运算的结果暂存在CPU内。（寄存器或暂存器）
   （2）存储器：存放数据和程序代码。
   （3）控制器：控制各部件协调工作。
   （4）输入设备：把外界的信息形式（包括人们熟悉的信息形式）转换为计算机能识别的信息形式。
   （5）输出设备：把计算机的运算结果转换为外界的信息形式。

3. 计算机的工作步骤
   建立数学模型->确定计算方法（如sin x）->编制解题程序（指令：每一个步骤）

4. 存储器的基本组成（功能：存放数据和程序代码）
   包括：存储体M
   MAR（MemoryAddress Register）存储器地址寄存器
   MDR（Memory DataRegister）存储器数据寄存器
   
   先给地址（放入MAR中），地址选中存储体中唯一的一个存储单元，选中的存储单元与MDR进行数据交换（读出或写入）。

5. 控制器的基本组成（功能：读取指令、控制指令的执行、处理异常）
   包括：CU（Control Unit）控制单元
   PC（Program Counter）程序计数器，存放欲执行指令的地址
   IR（Instruction Register）指令寄存器，存放当前欲执行的指令
   取指令->分析指令->执行指令
   
   PC指向存放指令的存储单元，取出的指令放入IR中，经指令译码器译码，CU发出相应的微操作，完成一条指令的执行。由于指令顺序存放，地址连续，所以当前指令处理完后，只需PC加“1”，即可找到下一条指令。

译码器=编译器，见百度百科。

4、计算机硬件的主要性能指标

1. 机器字长：指CPU一次能处理的二进制数的最大位数（机器字长对应汇编语言中通用寄存器的最大位数）。
2. 运算速度
   ①主频 8位 16位 32位 64位
   ②吉普森法（公式）
   ③MIPS：每秒执行百万条指令
   ④CPI ：执行一条指令所需时钟周期数
   ⑤FLOPS：每秒浮点运算次数
3. 存储容量（指存储器能存储的二进制数的总位数）
   主存容量=存储单元个数×存储字长。如：1K×8，则代表存储单元为1K个（即1024），每个存储单元存放8位二进制数。
   常用存储个数：1K（1024个，即210）、1M（1024个K，即220）、1G（1024个M，即230）、1T（1024个G，即240）、1P（1024个T，即250）、1E（1024个P，即260）

5、补充

软硬件的相互转化：
将程序固化在ROM中而组成的部件称为固件。固件是一种具有软件特性的硬件，它具有硬件的快速性特点，又有软件的灵活性特点。是软件和硬件相互转化的典型事例。由于集成电路和软件硬件化的趋势，计算机的软硬件变得模糊了。任何指令的执行或者操作，可以由软件实现或硬件实现。

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成绩 = 实验10% + 第一阶段20% + 第二阶段25% + 期末考45% （3.5学分）
教材：唐朔飞《计算机组成原理》
64学时：理论56 & 实验8 （学时） ，408考研核心课
课程设计（2周）单独学分