计算机组成原理

第一章 计算机系统概述

冯诺依曼机的特点

1. 采用”存储程序“的工作方式。
2. 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入输出设备五大部件组成，以运算器为核心。（现代计算机改以存储器为核心）
3. 指令和数据以同等地位存储在存储器中。
4. 指令和数据均以二进制形式表示。
5. 指令由操作码和地址码组成，操作码指出操作的类型，地址码指出操作数的地址。
6. 程序和功能都是通过中央处理器执行指令实现的。（“程序控制”思想）

计算机的功能部件

1. 存储器是指主存和辅存。
2. 一个编址的对应一个存储单元，存储单元中存储的叫存储字，每一个bit叫存储元件。
3. 运算器的核心是ALU算数逻辑单元

其常见寄存器有：累加器ACC、乘商寄存器MQ、操作数寄存器X、变址寄存器IX、基址寄存器BR。

4. 控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR和控制单元CU组成。
5. 存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR。

三种级别的语言

1. 机器语言，是计算机唯一可以直接识别和执行的语言。
2. 汇编语言，汇编语言和机器语言一一对应。（汇编相当于机器语言的英语助记）
3. 高级语言。

三种翻译程序

将语言与语言进行转换的软件叫做翻译程序。

1. 解释程序（解释器）：将高级语言按序逐条翻译成机器语言并立即执行。
2. 编译程序（编译器）：将高级语言编译成汇编语言或机器语言。
3. 汇编程序（汇编器）将汇编语言汇编成机器语言。

软硬件逻辑功能等价性

一个功能既可以由硬件实现、也可以有软件实现，这一等价性称为软硬件逻辑功能等价性。

三个常见字长

1. 机器字长：简称字长，也叫CPU字长、计算机字长。是指CPU一次整数运算所能处理的二进制位数。机器字长=CPU总线宽度=运算器ALU位数=通用寄存器位数。
2. 存储字长：存储单元的位数（一般按字节编址则8位）
3. 指令字长：一条指令的长度（长度不一，具体和指令内容相关）

计算机主要性能指标

1. 时钟周期：CPU脉冲信号宽度，时间单位（一个时钟周期占多少秒）。
2. CPU主频：每秒有多少时钟周期，时钟周期的倒数。
3. CPI：一个指令需要多少时钟周期（个数）。
4. IPS：每秒能执行多少指令（个数）。
5. FLOPS：每秒能执行多少次浮点运算。