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计算机组成原理笔记04165计算机组成原理

俸远祯阎慧娟罗克露编电子工业出版社

内容主要根据课后****题A组而整理,标#号的代表不是书后的****题A。

本笔记完成时间:2002年12月5日—2003年1月14日

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概论

计算机系统的基本组成与特点

电子数字计算机的基本组成

#数字计算机硬件组成:1、运算器;2、存储器;3、控制器;4、输入设备;5、输出设备。见P1图。

计算机的操作可以归结为信息的传送,计算机内部存在着两大信息流:1、控制流:执行程序时,控制器依次取出指令序列,根据各指令的含义分时发出操作命令序列,这就形成一种控制信息流,简称控制流。2、数据流:执行这些操作命令,从主存或寄存器中取出操作数据,送往运算器进行运算处理,再将运算器输出的处理结果送入某目的地,这样就形成一种数据信息流,简称数据流。

# 1、从组成来看,构造硬件的基本思想:处理功能逻辑化,即用逻辑电路构造各种功能部件。2、从信息的表示与处理来看:信息表示数字化。本书的两条基线:⑴信息如何表示;⑵信息如何传送。

存储程序与冯·诺依曼体制

存储程序工作方式:计算机采取事先编制程序、存储程序、自动连续运行程序的工作方式。

诺依曼体制(诺依曼机)(一储二):1、采用二进制形式表示数据和指令;2、采用存储程序方式;3、由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统,并规定了这五部分的基本功能。

指令和数据都以数字代码形式存放在主存中,如何区分它们是指令还是数据?1、我们设置了一个指令计数器PC,可按PC的内容作为地址读取指令,再按指令给出的操作数地址去读取数据;2、由于程序大多是顺序执行的,大多数指令需依次紧挨着存放,除个别即将使用的数据紧挨指令存放外,一般将指令和数据分别存放在该程序区的不同区域。

信息的数字化表示

数字计算机:1、在计算机中各种信息用数字代码表示;2、在物理机制上,数字代码以数字型信号表示。这也即是:信息表示数字化的含义。

1、模拟信号:是一种在时间上连续的信号,用信号的某些参数(例如幅值)去模拟信息。缺点:精度低,表示范围小,搞干扰能力差,难于存储,难于表示如逻辑信息等其他类型的信息。2、数字信号:是一种在时间或空间上断续的(离散)信号;它的单个信号仅取有限的几种状态;依靠彼此离散的多位信号的组合表示广泛的信息;处理时可逐位处理。3、脉冲信号:信号正电平向正方向(或负方向)跳变,并维持很短的时间,然后回到原来的状态。4、电平信号:利用信号电平的高低表示不同状态值,通常定义高电平表示1,低电平表示0。

采用数字信号表示代码有何优点?(干扰范围实现类型逻辑)1、搞干扰能力强,可靠性高。2、倍数增多则数的表示范围扩大;3、在物理上容易实现,并可存储;4、表示信息的类型与范围极其广泛;5、能用逻辑代数等数字逻辑技术进行处理,这就形成了计算机硬件设计的基础。

数字计算机的特点

主要特点:(连通存储精度)1、能在程序控制下自动连续地工作;2、运算速度快;3、运算精度高;4、具有很强的信息存储能力;5、通用性强。

计算机系统的层次结构

硬件系统

硬件:是指系统中可触摸得到的设备实体,如前述五大部件等物理装置及将它们组织成一个计算机系统的体系结构。

CPU:运算器与控制器合称为中央处理器。#单片CPU:将CPU集成于一块芯片之中,构成单片CPU。

主存储器:可由CPU按地址直接访问的,速度较快而容量有一定限制,目前多用半导体存储器构成,又叫内存储器。主机:中央处理器和主存储器。外存储器:作为主存后援的一级叫后援存储器,或称辅助存储器,由于位于主机范畴之外,又叫外存储器。如硬盘,容量很大但速度较主存慢。

外围设备:输入与输出设备合称为I/O设备,由于在逻辑划分上也是位于主机之外,所以又称为外围设备或外部设备。

软件系统

软件:通常泛指各类程序和文件,实际上是由一些算法以及它们在计算机中的表示所构成,体现为一些触摸不到的二进制信息,所以称为软件。它的实体主要表现为程序。

软件系统包含:1、系统软件:是一组为保证计算机系统良好运行而设置的基础软件,通常作为系统资源即软设备提供给用户使用。它负责系统的调度管理,向用户提供服务。包括(操作语言数据服务标准):操作系统类、语言处理程序、数据库管理系统、各种服务性支撑软件、各种标准程序库。2、应用软件:指用户在各自应用领域中,为解决各类问题而编写的程序,也就是直接面向用户需要的一类软件。

操作系统:是软件系统的核心。它是负责管理和控制计算机系统硬、软资源与运行程序的系统软件,是用户和计算机之间的接口,提供了软件的开发环境和运行环境。

语言处理系统:用户往往是用程序设计语言编写程序,而将用户编写的源程序转换成计算

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