Computer Professional Course保研

计算机组成原理复习

第1章 计算机系统概论

1.1 计算机系统简介

1.计算机系统层次结构:

一级:实际机器M1,机器语言直接在M1上运行

二级:虚拟机器M2+实际机器M1,M2为汇编语言机器,将汇编语言翻译为机器语言在M1上运行

三级:同理,M3为高级语言机器,将高级语言程序经M3翻译为汇编语言程序,经M2转为机器语言在M1上运行,或者经M3直接翻译为机器语言程序在M1上运行

四级:同理+微指令系统M0,M0由硬件直接执行微指令

多级:同理+M1和M2中间的操作系统机器,用机器语言解释操作系统

2.计算机组成和计算机体系结构:

计算机体系结构指程序员所见到的计算机系统的属性,包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等,不同层次编程的程序员看到的计算机体系结构不同,例如高级语言编程和汇编语言编程看到两种机器属性看法不同。

计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性,包含了透明的硬件细节,例如指令系统属于计算机结构问题,而指令的实现,即如何取指令、分析指令等都属于计算机组成问题。因此,当两台机器指令系统相同时,认为它们具有相同的结构,两台机器实现相同的指令系统采取了不同的实现方式,则认为两台机器具有不同的组成方式。

1.2 计算机的基本组成

1.冯·诺依曼计算机特点:

①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分组成

②指令和数据均用二进制数表示

③指令和数据以同等地位存放于存储器内,可按地址寻访

④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置

⑤指令在存储器内按顺序存放

⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

2.五大部分各部分功能:

运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内

存储器用来存放数据和程序

控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果

输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式

输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式

3.运算器和控制器统称为CPU,输入设备和输出设备统称为I/O设备

4.现代计算机可认为由CPU、I/O设备和主存储器三大部分组成,CPU和主存储器可称为主机,I/O设备可称为外部设备

5.主存是存储器子系统中的一类,用来存放程序和数据,可以直接与CPU交换信息,另一类称为辅存,又称外存

6.算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)是CPU的核心部件,I/O设备也受CU控制

7.主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路,把一个存储体看作一幢大楼,每个存储单元可看作大楼中的每个房间,每个存储元可看作每个房间的一张床位,床位有人看作1,无人看作0,床位数相当于存储字长,每个房间都有房间号,称为存储单元的地址号

8.

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