计算机组成原理复习要点第一章 绪论

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1、第一章绪论一、计算机的历史二、计算机的层次结构高级语言机器编译程序翻译成汇编语言M4汇编语言机器汇编程序翻译成机器语言M3操作系统机器机器语言解释操作系统M2机器语言机器微程序解释机器指令M1微指令系统硬件直接执行微指令M01、硬件：计算机系统中实际装置的总称。（所有看得见、摸得着的器件）2、软件：人们事先编制成具有各种特殊功能的信息组成。（程序）3、软硬件的关系：不可分离、一定程度上可互相转换。三、计算机的基本组成1、冯·诺依曼计算机的特点（1）指令和数据均用二进制数表示。（2）指令和数据以同等地位（不加区分）存放于存储器内，并按地址访问。（3）指令由操作码和

2、地址吗组成，操作码表示操作的性质，地址码表示操作数存放的位置。（4）指令在存储器内按顺序存放。*指令按顺序存放，只需一个程序计数器PC逐条地址加“1”即可找出全部指令，控制简单；*数据不用按顺序存放，用数据结构映射。（5）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件组成。*早期机器以运算器为中心，现在多以存储器为中心。*冯·诺依曼计算机的核心思想是“存储程序”，即按需要编出程序，顺序存放在存储器内，运行时顺序执行完成。注意：以此概念为基础的各类计算机均可称为冯·诺依曼计算机。2、计算机的硬件组成框图及各部件功能（1）运算器：实现算术和逻辑运算，运算

3、的结果暂存在CPU内。（寄存器或暂存器）（2）存储器：存放数据和程序代码。*冯·诺依曼计算机结构是数据和程序不加区别；*哈佛结构是数据和程序区别存放（在两个不同的存储体内，安全性更高）。（3）控制器：控制各部件协调工作。（4）输入设备：把外界的信息形式（包括人们熟悉的信息形式）转换为计算机能识别的信息形式。（5）输出设备：把计算机的运算结果转换为外界的信息形式。以存储器为中心的计算机结构框图控制器存储器运算器输入设备输出设备相关名词CPU（CentralProcessingUnit）：中央处理器，包括控制器和运算器MM（MainMemory）：主存储器，也可以称

4、为内存I/O（Input/OutputEquipment）：输入输出设备，也可以称为外部设备，简称外设四、核心三部件细化结构1、运算器（功能：实现算术和逻辑运算）包括：ALU（ArithmeticLogicUnit）算逻运算单元ACC（Accumulator）累加器MQ（Multiplier-QuotientRegister）乘商寄存器X操作数寄存器细化结构图：ACCMQALUX各寄存器存放的各类操作数：加法减法乘法除法ACC被加数、和被减数、差乘积高位被除数、余数MQ乘数、乘积低位商X加数减数被乘数除数2、存储器（功能：存放数据和程序代码）包括：存储体MMAR

5、（MemoryAddressRegister）存储器地址寄存器MDR（MemoryDataRegister）存储器数据寄存器细化结构图：MAR译码器MDR存储体操作过程：先给地址（放入MAR中），地址选中存储体中唯一的一个存储单元，选中的存储单元与MDR进行数据交换（读出或写入）。3、控制器（功能：读取指令、控制指令的执行、处理异常）包括：CU（ControlUnit）控制单元PC（ProgramCounter）程序计数器IR（InstructionRegister）指令寄存器细化结构图：PCCUIR指令译码器发出若干微操作操作过程：PC指向存放指令的存储单元，

6、取出的指令放入IR中，经指令译码器译码，CU发出相应的微操作，完成一条指令的执行。由于指令顺序存放，地址连续，所以当前指令处理完后，只需PC加“1”，即可找到下一条指令。五、计算机工作过程举例1、上机前准备（1）建立数学模型：把研究的对象用数学方程或方程组来描述（2）确定计算方法：把相应的数学方程转化为四则运算*计算机只能完成加、减、乘、除四则运算*由于转换的过程会有误差，所以计算机的运算均为带误差运算（3）编制解题程序：把四则运算用相应的机器语言或汇编语言来描述*现代计算机多用高级语言，然后编译或解释成汇编语言，再汇编成机器语言例：描述一个汇编代码生成过程，计

7、算ax2+bx+c（需计算5次），改写成（ax+b）x+c，则只需计算4次。假设机器指令格式为：操作码地址码6位10位相应指令的操作码见下表：指令6位操作码指令功能描述load000001从相应地址的存储单元取数到累加器ACCstore000010把累加器中的数据存到相应地址的存储单元中add000011相应地址的存储单元中的数据和累加器相加，结果回存给累加器ACCmul000100相应地址的存储单元中的数据和累加器相乘，结果回存给累加器ACCstop100000运行停止，控制器中PC不再加“1”（ax+b）x+c的相应的汇编代码如下：loadA；从地址A中把a

8、取到ACCmulX；把地