计算机组成原理学习笔记第1章计算机系统概论 1.1——冯 · 诺依曼结构计算机工作原理及层次结构分析
计算机组成原理学习笔记第1章计算机系统概论 1.1——冯 · 诺依曼结构计算机工作原理及层次结构分析
本篇笔记整理:Code_流苏(CSDN)
目录
- 计算机组成原理学习笔记第1章计算机系统概论 1.1——冯 · 诺依曼结构计算机工作原理及层次结构分析
- 常识了解:计算机发展的几个阶段
- 0️⃣思维导图(自制)
- ①思维导图下载
- ②图示
- 1️⃣冯·诺依曼简介
- 2️⃣冯· 诺依曼计算机的工作原理
- ①存储程序
- ②程序控制
- 3️⃣冯· 诺依曼计算机的组成(硬件 + 软件)
- ①硬件系统(总体图)
- a.硬件系统——运算器
- b.硬件系统——控制器
- c.硬件系统——存储器
- d.硬件系统——输入/输出设备
- ②软件系统
- ③硬件与软件系统间的关系
- 4️⃣计算机的层次结构
- ①透明性概念
- ②系统观
- ③软/硬件的分界线
- ④分界线在哪里?
- 本节小结
常识了解:计算机发展的几个阶段
过去及当下:
1.第一代计算机(1946年~1957年)
主要元器件是电子管
。
⬇
2.第二代计算机(1958年~1964年)
用晶体管
代替了电子管。
⬇
3.第三代计算机(1965年~1970年)
以中、小规模集成电路
取代了晶体管。
⬇
4.第四代计算机(1971年至今)
采用大规模集成电路和超大规模集成电路
。
⬇
未来可能趋势:
5.第五代计算机 智能计算机
人工智能
6.第六代计算机 生物计算机
生物工程技术产生的蛋白质分子
,并以此作为生物芯片来替代半导体硅片
0️⃣思维导图(自制)
①思维导图下载
自制思维导图文件(可下载后打开编辑完善)——第1章 第1.1节
提取码请见评论置顶
②图示
1️⃣冯·诺依曼简介
因提出“ 离散变量自动电子计算机方案” EDVAC (Electronic DiscreteVariable Automatic Computer 被称为 “计算机之父 ”,该方案至今仍为计算机设计者所遵循;是 20 世纪最重要的数学家之一 ,因其在 现代计算机、 博弈论等领域的重大贡献成为美国科学院院士。
详细介绍:冯·诺依曼(百科)
2️⃣冯· 诺依曼计算机的工作原理
①存储程序
将程序存放在计算机的存储器中;(存储系统构建与快速访问)
②程序控制
按指令地址
访问存储器并取出指令,经译码依次产生指令执行所需的控制信号,实现对计算的控制,完成指令的功能。(指令系统、控制器设计等)
3️⃣冯· 诺依曼计算机的组成(硬件 + 软件)
①硬件系统(总体图)
主机
:CPU(运算器+控制器)、内存
外设
:输入设备、输出设备、外存储器
总线
:地址线、数据线、控制线
a.硬件系统——运算器
算术运算
:加、减、乘、除法等
逻辑运算
:与、或、非、移位等
基本结构
:ALU(Arithmetic Logical Unit) 、寄存器、连接通路
注重功能与结构的关系→指令、数据类型、性能要求等等
b.硬件系统——控制器
基本功能
:产生指令执行过程所需要的所有控制信号,控制相关功能部件执行相应操作;
控制信号的形式
:电平信号、脉冲信号;
产生控制信号的依据
:指令、状态、时序;
控制信号的产生
:微程序、硬布线。
c.硬件系统——存储器
功能
:存储原程序、原数据 、运算中间结果;
工作模式
:读/写;
工作原理
:按地址访问,读/写数据。
容量→地址线数量:
1K→10 1M→20 1G→30
d.硬件系统——输入/输出设备
输入设备
:向计算机输入数据(键盘、鼠标、网卡、扫描仪等)
输出设备
:输出处理结果(显示器、声卡、网卡、打印机等)
②软件系统
对软件的理解
可运行的思想和内容的数字化
-思想
:算法、 规律 、 方法——程序表达
-内容
:图形、 图像 、 数据 、 声音 、 文字等被处理的对象软件的表现形式
:程序和数据(以二进制表示的信息)软件的核心
:算法
⬇
a.系统软件
:如操作系统、 网络系统和编译系统
b.应用软件
:字处理软件、 游戏软件等
v.支持软件
:开发工具、 界面工具等
③硬件与软件系统间的关系
a.相互依存
硬件是软件运行的基础,软件的正常运行是硬件发挥作用的重要途径。计算机系统必须要配备完善的软件系统才能正常工作,且应充分发挥其硬件的功能;
b.逻辑等效性
某些功能既可由硬件实现,也可由软件来实现;
c.协同发展
软件随硬件技术的迅速发展而发展,而软件的不断发展与完善又促进硬件的更新,两者密切地交织发展,缺一不可 。
4️⃣计算机的层次结构
- 不同用户处在 不同层次
- 不同层次具有 不同属性
- 不同层次使用 不同工具
- 不同层次代码 效率不同
①透明性概念
- 本来存在的事物或属性,从某个角度去看,却好像不存在;
- 如硬件的特性对C 语言程序设计者而言就具有透明性。
②系统观
- 当硬件结构发生变化时要想到可能对软件产生的影响;
- 不同类型的软件对硬件有不同的要求;
- 编程的CPU硬件相关性,编程应查阅对应CPU的编程手册。
③软/硬件的分界线
④分界线在哪里?
- 分界线即软、硬件的接口,是指令操作硬件的入口;
- 指令格式及指令的设计与
硬件
关联。
本节小结
冯 · 诺依曼结构计算机工作原理及层次结构分析
- 1️⃣冯·诺依曼简介
- 2️⃣冯· 诺依曼计算机的工作原理
- 3️⃣冯· 诺依曼计算机的组成(硬件 + 软件)
- 4️⃣计算机的层次结构
本篇笔记整理:Code_流苏
笔记内容学习资料:计算机组成原理微课版(谭志虎、秦磊华等编著)
课件资料及视频学习:MOOC计算机组成原理(华科大)
计算机组成原理笔记专栏
内容随着个人本学期课程学习进度而适时更新,本学期内会更完个人全部笔记,希望对大家有所帮助!能够学有所获!还请大家多多点赞与关注!
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