计算机组成原理重点整理.doc

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1、一.冯·诺依曼计算机的特点1945年，数学家冯诺依曼研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念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件组成2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。二.计算机硬件框图1

2、.冯诺依曼计算机是以运算器为中心的2.现代计算机转化为以存储器为中心各部件功能：1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。2.存储器用来存放数据和程序。3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（鼠标键盘）。5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式（打印机显示屏）。计算机五大子系统在控制器的统一指挥下，有条不紊地自动工作。由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，尤其在大规模集成电路制作工艺出现后，两大不见

3、往往集成在同一芯片上，合起来统称为中央处理器（CPU）。把输入设备与输出设备简称为I/O设备。现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器。CPU与主存储器合起来又可称为主机，I/O设备又可称为外部设备。主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，可以直接与CPU交换信息。另一类称为辅助存储器，简称辅存，又称外村。算术逻辑单元简称算逻部件，用来完成算术逻辑运算。控制单元用来解实存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。ALU和CU是CPU的核心部件。I/O设备也受CU控制，用来完成相应的输入输出操作。二、计算机硬

4、件的主要技术指标衡量一台计算机性能的优劣是根据多项技术指标综合确定的。其中，既包含硬件的各种性能指标，又包括软件的各种功能。1.机器字长机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度越高。机器的字长会影响机器的运算速度。倘若CPU字长较短，又要运算位数较多的数据，那么需要经过两次或多次的运算才完成，势必影响运算速度。机器字长对硬件的造价也有较大的影响。它将直接影响加法器（ALU）、数据总线以及存储字长的位数。所以机器字长的确定不能单从精度和数的表示范围来考虑。2.存储容量存储器的容量应

5、该包括主存容量和辅存容量。主存容量是指主存中存放二进制代码的总位数。即存储容量=存储单元个数*存储字长。MAR的位数反映了存储单元的个数，MDR的位数反映了存储字长。例如，MAR为16位，根据2^16=65536，表示此存储体内又65536个存储单元（即64K个存储字，1K=1024=2^10）；而MDR为32位，表示存储容量2^16*32=2^21=2M位（1M=2^20）。现代计算机中常以字节数来描述容量的大小，因一个字节已被定义为8位二进制代码，故用字节数便能反映主存容量。例如：上述存储容量位2M位，也可用2^18字节表示，记作2^1

6、8B或256KB。辅存容量通常用字节数来表示，例如，某机辅存（硬盘）容量为80G（1G=1024M=2^10*2^20=2^30）.3.运算速度计算机的运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身的速度等都有关。采用吉普森法，综合考虑每条指令的执行时间以及它们在全部操作中所占的百分比，即其中Tm为机器运行速度；fi为第i种指令占全部操作的百分比数；ti为第i种指令的执行时间。现在机器的运算速度普遍采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量，并用MIPS（百万条指令每秒）作为计量单位。也可以用CPI即执行一条指令所需的时钟周期

7、（机器主频的倒数）。或用FLOPS（浮点运算次数每秒）来衡量运算速度。三、第一章习题四、总线的基本概念1.计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。2.2.总线定义总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。当多个部件与总线相连时，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突，传输无效。因此在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。总线实际上是由许多传输线或通路组成，

8、每条线可一位一位地传输二进制代码，一串二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干位二进制代码，例如,16条传输线组成的总线可同时传输16位二进制代码。3.