计算机组成原理cu_计算机组成原理复习笔记—

第一章计算机系统概论

1.1电子计算机的发展简史

1.第一台电子计算机：1946年，美国，ENIAC

2.冯·诺依曼计算机的特点

(1)计算机由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备；

(2)存储程序的方式。程序和数据以同等地位存于存储器，以二进制码表示，可按地址寻访；

(3)指令由操作码和地址码组成；

(4)指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明执行指令的存放地址；

(5)以运算器为中心。冯·诺依曼计算机硬件框图

3.现代计算机：以存储器为中心现代计算机硬件框图

1.2计算机系统介绍

1.计算机系统由硬件和软件组成。

硬件：计算机的实体，如主机、外设等。

软件：由具有各类特殊功能的信息(程序)组成。软件包括系统软件和应用软件。

2.计算机的工作步骤

(1)程序——运算的全部步骤；指令——每一个步骤。

(2)存储器的基本组成

存储体-存储单元-存储原件(0/1)

大楼 - 房间 -床位(无人/有人)

存储单元：存放一串二进制代码；存储字：存储单元中二进制代码的组合；

存储字长：存储单元中二进制代码的位数，每个存储单元赋予一个地址号。(按地址寻访)存储器的基本结构

MAR(存储器地址寄存器)：反映存储单元的个数；

MDR(存储器数据寄存器)：反映存储字长；

eg：设MAR=4位，MDR=8位，则存储单元个数16(2^4)，存储字长8。

(3)运算器的操作过程及基本组成

①加法操作加法操作过程

加法操作

②减法操作减法操作过程

③乘法操作乘法操作过程

④除法操作除法操作过程

总结：运算器总结

(4)控制器的基本组成

完成一条指令：取指令 PC

分析指令 IR

执行指令 CU

PC：存放当前欲执行指令的地址，具有计数功能(PC)+1 —> PC；

IR：存放当前欲执行的指令。

eg.取数、存数指令的完成过程

1.3计算机的硬件

组成计算机的基本部件有中央处理器CPU(运算器和控制器)、存储器和输入输出设备。以总线连接的计算机框图

在计算机中，各部件间来往的信号可分成三种类型，即地址、数据和控制信号。通常这些信号是通过总线传送的。

CPU发出的控制信号，经控制总线送到存储器和输入输出设备，控制这些部件完成指定的操作。与此同时，CPU(或其他设备)经地址总线向存储器或输入输出设备发送地址，使得计算机各个部件中的数据能根据需要互相传送。输入输出设备和存储器有时也向CPU送回一些信号，CPU可根据这些信号来调整本身发出的控制信号。现代计算机还允许输入输出设备直接向存储器提出读写要求，控制数据传送。

1.4计算机系统的层次结构程序执行过程

翻译程序有编译程序和解释程序两种。

编译程序是将编写的源程序中全部语句翻译成机器语言程序后，再执行机器语言程序。假如一个题目需要重复计算几遍，那么一旦翻译以后，只要源程序不变，不需要再次进行翻译。但源程序若有任何修改，都要重新经过编译。

解释程序则是在将源程序的一条语句翻译成机器语言以后立即执行它，然后再翻译执行下一条语句。它的特点是翻译一次只能执行一次，当第二次重复执行该语句时，要重新翻译，因而效率较低。ALGOL，FORTRAN，PASCAL等语言是用编译程序进行翻译的，BASIC语言有解释和编译两种。

操作系统本身也是一组程序，它一般是由系统程序员用C语言或汇编语言编写的，经翻译成机器语言后再存入计算机中。计算机系统的多级层次结构

计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构

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