《计算机组成原理》 Alan Clements 第一章

第一章

• 功耗是计算机的头等设计指标，也是便携式系统设计的限制因素

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计算机体系结构

• CPU（处理器）：计算机中实际执行程序的部分
• 微处理器：单个硅片上实现的CPU
• 微机：围绕微处理器构建的计算机

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• Cache：存放常用数据的高速、专用存储器
• 主存：存放大量工作数据
• 辅存：磁盘和CD-ROM，存放海量数据，价格便宜

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• 总线：计算机各个子系统通过总线连接在一起
• 总线也分类型，不同类型的总线可以通过使用扩展技术或桥接技术后，进行数据传输

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计算机类型

• 可编程计算机：接收两种输入，要处理的数据，和处理数据所用的程序，
• 通用计算机：无需改变硬件，通过编程可以完成范围相当广泛的工作
• 专用计算机：完成特定工作的计算机
• 数字计算机：由中央处理单元和存储器系统组成
• 存储程序计算机：将程序和数据保存在相同存储器系统的计算机
• 硬连线：计算机的功能只能通过重新布线来完成
• 程序：计算机所执行的完成给定任务的操作序列

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计算机指令

• LOAD A,B（访问存储器，将数据从存储器复制到CPU）：将存储单元B的值复制到寄存器A中
• STORE A,B（访问存储器，将数据从CPU复制到存储器）：将寄存器B的值复制到存储单元A中
• MOV A,B：将B的值复制到A
• ADD A,B：A和B相加，结果保存在A中
• TEST A：测试A的值是否为0
• BEQ Z：若最后一次测试结果为TRUE，则执行地址Z处的代码，否则继续执行

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体系结构和组成

• 寄存器：位于CPU内部的存储单元，访问速度远高于访问CPU外部的存储器
• 指令集体系结构：计算机体系结构的抽象视图
  • 数据类型：每个字的位数及各个位的含义
  • 寄存器：保存临时结果
  • 指令类型和格式
  • 寻址方式：表示数据在存储器中存放位置的方法
• 计算机组成：计算机体系结构的具体实现，计算机组成是计算机体系结构的实例化

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计算机语言

• 机器码：计算机执行的代码表示为二进制1和0组成的串，每种计算机都只能执行一种特定的机器码
• 汇编语言：人类可读的机器码（如ADD R0,Time）
• 高级语言：能在类型不同的计算机上运行，与底层计算机体系结构几乎没有任何关系的代码，如C或Java，执行前，高级语言都会被编译为计算机的本地机器码

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寄存器传输语言（Register Transfer Language,RTL）

[15] = Max_Run
地址为15的存储单元保存了变量Max_Run的值

[15] ← [15]+1
将地址为15的存储单元的值加1，并将结果写回地址为15的存储单元