计算机组成与系统结构

2024-05-10 14:06:48

计算机系统的基本组成

计算机硬件

冯诺依曼体系结构：
1.采用“存储程序”工作方式
2.计算机由运算器/控制器/存储器/输入设备和输出设备5个基本部件组成
3.存储器不仅可以能存储数据，而且可以存放指令，形式上数据和指令没有区别，但计算机应能区分他们
4.计算机内部以二进制形式表示指令和数据；每条指令由数据码和地址码两个部分组成，操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址；由一串指令组成程序。
计算机硬件组要包括：中央处理器,存储器，I/O控制器，外部设备和各种总线等。

存储器

存储器分为内存和外存。内存包括主存（main memory）和高速缓存（cache）
通常把系统运行时直接和内存交换信息的存储器称为辅助存储器，简称辅存。

总线

总线（bus）是传输信息的介质，用于部件之间传输信息，CPU，主存和I/O模块通过总线相连，在CPU和I/O模块仲都含有相应德存储部件，即缓存。

ALU

ALU是数据处理部件，用于执行数据德运算和逻辑运算，ALU处理的数据来自寄存器堆；磁盘和主存的存储部件，分别用于存储长期保存信息和临时保存信息。

计算机系统抽象层的转换

翻译程序有三步：
1.汇编程序：也称汇编器，用来将汇编源程序翻译成机器语言为目标的程序。
2.解释程序：也称解释器，用来将源程序中德语句按其执行顺序逐条翻译成机器指令并执行。
3.翻译程序：也称编译器，用来将高级语言的源程序翻译成汇编语言或机器语言为目标程序。

指令执行过程

CPU和主存之间通过一组总线相连，总线中有地址、控制、和数据3组信号线。
主存储器是用来存储指令和操作数。当CPU需要读、写主存时，CPU将所访问的指令和操作数的地址送入地址线上，并将读/写控制信号送到读/写总线上。
冯诺依曼结构采用“存储程序”的工作方式，因此，组成一个程序的指令序列以及程序所处理的操作数都被事先存放在主存。程序中第一条的地址置于PC中，因此，程序一旦执行，CPU按照以下步骤自动取出程序中的一条一条指令信息，送到IR中。
第一步：根据PC取指令到IR中
第二步：指令译码器并送出控制信号。
第三步：取操作数
第四步：指令执行
第五步：会写操作

计算机性能的定义

吞吐率和响应时间是考量计算机系统性能的两个基本指标。

计算机性能测试

课本P18

定点和浮点表示

1.定点表示

2.浮点表示

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