计算机组成原理_复习大纲

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1、计算机组成原理计算机组成原理完整的计算机系统不同于一般的电子设备，它是一个由硬件、软件组成的复杂的自动化设备（包括配套的硬件设备和软件系统）。1.1计算机的分类与应用1.1.1计算机的分类按照信息的形式和处理方式分，计算机从总体上来说分为两大类：模拟计算机和数字计算机。模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。通用计算机又分巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类，见图所示。图1.1单片机、微型机、小型机、中型机、大型机、巨型机之间的区别它们的区别在于体

2、积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格。1.2计算机的硬件1.2.1数字计算机的硬件组成数字计算机由以下部件组成：存储器、运算器、控制器（运算器与控制器一起组成CPU）、适配器，以及与适配器相连的输入/输出设备。存储器、运算器、控制器、适配器之间通过通过系统总线相连。1.运算器运算器能进行加、减、乘、除等算术运算，还可进行逻辑运算。考虑到电子器件的特性，计算机中所有的信息通常采用二进制方式表示。这是因为二进制数的运算规律非常简单，在电子线路中比较容易实现，而且设备也最省。运算器由寄存器、累加器和运算单元

3、电路组成。2.存储器存储器的功能：保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤。（数据和程序）存储单元：存放一个机器字的所有存储元集合，称为一个存储单元。1计算机组成原理地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号，称为地址。存储容量：存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB”表示，如64KB，128KB。存储容量越大，表示计算机记忆储存的信息就越多。计算机系统中的存储器分为内存和外存。在CPU执行程序时，必须将指令存放在内存中。3.控制器控制器是计算机中发号施令的部件，它控制计算机的各个部件有条不紊地进行工作。控制器的基

4、本任务，就是按照计算程序所排的指令序列，先从存储器取出一条指令放到控制器中，对该指令的操作码由译码器进行分析判别，然后根据指令性质，执行这条指令，进行相应的操作。接着从存储器取出第二条指令，在执行这第二条指令。依次类推。通常把取指令的一段时间叫做取指周期，而把执行指令的一段时间叫做执行周期。因此，控制器反复交替地处在取指周期与执行周期之中。每取出一条指令，控制器中的指令计数器就加1，从而为取下一条指令做好准备，这也就是指令为什么在存储器中顺序存放的原因。计算机使用“位”(bit)作为数字计算机的最小信息单位。CPU向存储器送入或从存

5、储器取出信息时，用B(字节)和W(字)等较大的信息单位来工作。一个“字节”由8位二进制信息组成，而一个“字”则至少由一个以上的字节组成。通常把组成一个字的二进制位数叫做字长。计算机字既可以代表指令，也可以代表数据。如果某字代表要处理的数据，则称为数据字；如果某字为一条指令，则称为指令字。4.适配器与输入输出设备计算机的输入/输出设备通常称为外围设备。由于种类繁多且速度各异，因而它们不是直接地同高速工作的主机相连接，而是通过适配器部件与主机相连接。适配器的作用相当与一个转换器，它可以保证外围设备用计算机所要求的形式发送或接受信息。计算

6、机系统中还必须有总线。系统总线是构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。借助系统总线，计算机在各系统部件之间实现传送地址、数据和控制信息的操作。在计算机术语中，将运算器和控制器合在一起称为CPU，而将CPU和存储器合在一起称为主机。1.3计算机的软件1.3.1软件的组成和分类计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类：⑴种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等；⑵语言程序，如汇编程序

7、编译程序解释程序等；⑶操作系统；⑷数据库管理系统。应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序，如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。随着计算机的广泛应用，这类程序的种类越来越多。1计算机组成原理第二章运算方法与运算器2.1数据与文字的表示方法二进制、八进制、十进制、十六进制之间的转换2.1.1数据格式1.定点数的表示方法定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定不变的。由于约定在固定的位置，小数点就不再使用记号”.”来表示。通常将数据表示成纯小数或纯整数。定点数ｘ＝ｘ0

8、ｘ1ｘ2…ｘn在定点机中表示如下(ｘ0：符号位，0代表正号，1代表负号)：纯小数的表示范围为(ｘ0ｘ1ｘ2…ｘn各位均为0时最小；各位均为1时最大)0≤

9、ｘ

10、≤1－2－n(2.1)纯整数的表示范围为0≤

11、ｘ

12、≤2n－1(2.2)目前计