计算机组成原理-第1章（计算机概述）

计算机软硬件概念

计算机系统由“硬件”、“软件”两大部分组成。

硬件就是：“主机、外部设备”。

软件则分为两部分：“系统软件”、“应用软件”。

系统软件又称为：“系统程序”。

它大致包括：“标准程序库”、“语言处理程序”、“操作系统”、“服务程序”、“数据库管理系统”、"网络

软件"。

计算机系统层次结构

计算机系统层次结构大致分为四种：“二层”、“三层”、“四层”、“五层”（多层）。

二层结构

虚拟机器（M2）【汇编语言机器】->虚拟机器（M1）【机器语言机器】

三层结构

虚拟机器（M3）【高级语言机器】->虚拟机器（M2）【汇编语言机器】->实际机器（M3）【机器

语言机器】

四层结构

虚拟机器（M3）【高级语言机器】->虚拟机器（M2）【汇编语言机器】->传统机器（M1）【机器

语言机器】->微程序机器（M0）【微指令系统】

五层结构

虚拟机器（M4）【高级语言机器】->虚拟机器(M3)【汇编语言机器】->虚拟机器（M2）【操作系

统】->传统机器（M1）【机器语言机器】->（微程序机器）(M0)【微指令系统】

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、输出设备组成。

2.指令和数据以同等地位存放在存储器中，并可按地址寻访。

3.指令和数据均以二进制表示。

4.指令由操作码和地址码组成，操作码表示操作的性质，地址码表示操作数在存储器的位置。

5.指令在存储器内按顺序存放。

6.机器以运算器为中心，输入设备和输出设备的数据传送由运算器完成。

冯·诺依曼计算机各组成部件说明

主存储器

主存储器简称（主存、内存），包括存储体M。

其中存储体M由许多存储单元组成，每个存储单元又包括若干个存储元件（存储基元、存储元），

每个存储元件可以存放一位“0”或“1”。

由此可知，一个存储单元可以存储一串二进制代码，二进制代码的位数被称为：“存储字长”。

主存中还有两个寄存器（MAR、MDR）【这两个现在已经被移植在CPU中，而不是在主存中了】

MAR用来存放指令或者操作数的地址，MDR用来存放操作数或者指令。

值得注意的是，MAR的位数对应了存储单元的个数，MDR的位数对应了存储字长。

运算器

运算器最少包括：“3”个寄存器和一个“ALU”（算数逻辑单元）。

其中，寄存器分别为：“ACC”（累加器）、“MQ”（乘商寄存器）、“X”（操作数寄存器）。

控制器

控制器的运算过程一般为三步：“取指令->分析指令->执行指令”，这三步也是一条指令在计算机中

完整执行的过程。

其中，控制器由：“PC”（程序计数器）、“IR”（指令寄存器）、“CU”（控制单元），三部分组成。

计算机硬件的主要技术指标

机器字长

机器字长是CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

现代计算机多为(32位、64位)。

存储容量

存储容量包括：“主存容量”和“辅存容量”。

其中，主存容量是指：“主存中存放二进制代码的总位数”。

即：“主存容量 = 存储单元个数 * 存储字长”，也等于：“主存容量 = MAR位数 * MDR位数”。

运算速度

MIPS

MIPS代表：“计算机每秒执行百万条指令”。

例如：2MIPS，代表这台计算机可以每秒执行200万条指令。

CPI

CPI代表：“执行一条指令所需要的时钟周期”。