计算机组成原理
时间：2019-05-18 21:19:10
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第一章计算机系统概论
硬件：计算机的实体，如主机，外设等
软件：具有各类特殊功能的信息（程序）组成
| 软件类型 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 系统软件 | 用来管理整个计算机系统 | 标准程序库，语言处理程序，操作系统，数据库管理系统，网络软件 |
| 应用软件 | 按任务需要编制成的各种程序 | 科学计算程序，数据处理程序，过程控制程序，事务管理程序 |
计算机系统的层次结构
计算机系统的体系结构
| 分类 | 区别 | 定义 |
|---|---|---|
| 计算机体系结构 | 有无乘法指令 | 程序员见到的计算机系统的属性，即概念性的结构和功能特性（指令系统，数据类型，寻址技术，I/O机理） |
| 计算机组成 | 如何实现乘法指令 | 实现计算机体系结构所体现的属性（具体指令的实现） |
冯.诺依曼计算机的特点
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.指令和数据以同等地位存放与存储器内，并可按地址寻访
3.指令和数据用二进制表示
4.指令由操作码和地址码组成
5.存储程序
6.以运算器为中心
冯.诺依曼计算机硬件框图
现代计算机硬件框图
设某机的指令字长为16位，其中操作码占6位，地址码占10位。
| 操作码 | 操作性质 | 具体内容 |
|---|---|---|
| 000001 | 取数 | 将指令地址码指示的存储单元中的操作数取到运算器的累加器ACC中 |
| 000010 | 存数 | 将ACC中的数存至指令地址码指示的存储单元中 |
| 000011 | 加 | 将ACC中的数与指令地址码指示的存储单元中的数相加，结果存于ACC中 |
| 000100 | 乘 | 将ACC中的数与指令地址码指示的存储单元中的数相乘，结果存于ACC中 |
| 000101 | 打印 | 将指令地址码指示的存储单元中操作数打印输出 |
存储器的基本组成
| 组成 | 解释 |
|---|---|
| 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 |
| MAR | 存储器地址寄存器，反映存储单元的个数 2**n |
| MDR | ：存储器数据寄存器，反映存储字长 n |
运算器基本组成
| 寄存器，操作数，运算 | 加法 | 减法 | 乘法 | 除法 |
|---|---|---|---|---|
| ACC | 被加数及和 | 被减数及差 | 乘积高位 | 被除数及余数 |
| MQ | 乘数及乘积低位 | 商 | ||
| X | 加数 | 减数 | 被乘数 | 除数 |
控制器的基本组成
| 简称 | 意义 | 作用 | 解释 |
|---|---|---|---|
| PC | 取指令 | 取指，访存 | 存放当前欲执行指令的地址，具有计数功能(PC)+1->pc |
| IR | 分析指令 | 取指，访存 | 存放当前欲执行的指令 |
| CU | 执行指令 | 执行，访存 | 控制单元 |
以取数指令为例
程序首地址PC
取指令：PC->MAR->存储体M-MDR->IR
分析指令：IR->CU
执行指令：IR->MAR->M->MDR->ACC
计算机硬件的主要技术指标
机器字长：CPU一次能处理数据的位数，与CPU中的寄存器位数有关。
运算速度：主频，吉普森法(每条指令的执行的时间以及他们在全部操作中所占的百分比)，MIPS(百万条指令每秒),CPI(执行一条指令所需时钟周期数)，FLOPS(每秒浮点运算次数)
存储容量(存放二进制信息的总位数)
| 分类 | 组成 |
|---|---|
| 主存容量 | 存储单元×字节数 |
| 主存容量 | 字节数 |
| 辅存容量 | 字节数 |
第二章 计算机的发展及应用
Moore定律：微芯上集成的晶体管数目每三年翻两番
计算机的应用
一、科学计算和数据处理
二、工业控制和实时控制
三、网络技术
1.电子商务
2.网络教育
3.敏捷制造
四、虚拟现实
五、办公自动化和管理信息系统
六、CAD/CAM/CIMS
七、多媒体技术
八、人工智能
芯片集成度的提高受以下三方面的限制
芯片集成度受物理极限的制约
按几何级数递增的制作成本
芯片的功耗、散热、线延迟
| 计算机 | 代替部分 |
|---|---|
| 光计算机 | 利用光子取代电子进行运算和存储 |
| DNA生物计算机 | 通过控制DNA分子间的生化反应 |
| 量子计算机 | 利用原子所具有的量子特性 |
第三章 系统总线
原文：https://www.cnblogs.com/shinianhuanniyijuhaojiubujian/p/10886684.html
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