概论

计算机组成原理 | 2021-09-06 20:51:25 | 阅读 510 次 | 评论(0)

了解存储程序概念,了解计算机基本组成与工作原理。

存储程序概念。

CPU和主机的含义。

 

总线概念和总线分时共享的特点。

 

计算机系统的含义。

 

计算机中主要性能指标(基本字长、数据通路宽度、存储容量等)。

 

1.1电子计算机与存储程序控制

电子计算机发展采用电子器件分代

第一台电子数字计算机 ENIAC (10进制) 不是存储程序计算机

第一台晶体管计算机 TRADIC

存储程序概念:由冯诺依曼提出

  1. 计算器由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成
  2. 计算机内部采用二进制表示指令和数据
  3. 将编好的程序和数据实现存入存储器中,然后在启动计算机工作

 

 

1.2计算机的硬件组成

 

主要部件

主机(中央处理器+主存储器

中央处理器:CPU(运算器+控制器

外部设备:除去主机以外的硬件设备 (输入设备输出设备

 

早期冯诺依曼计算机在结构上以运算器为主,现在以存储器为主

总线--计算机各部件之间的连接

一组能为多个部件服务的公共信息传送线路,能分时的发送和接收各个部件的信息

特点:共享 分时

  1. 单总线结构

系统总线按传送信息的不同可以分为地址总线数据总线控制总线

  1. 总线电路
  • 总线电路由三态门组成
  • 三态门:具有三钟逻辑状态的门电路
  • 三种状态:“逻辑0”、“逻辑1”、浮空状态
  1. 大、中型机的典型结构

第 一 级 
CPU 
主 存 
第 二 级 
通 道 
通 道 
第 三 级 
控 制 器 
控 制 器 
控 制 器 
控 制 器 
外 设 
外 设 
外 设 
外 设 
第 四 级 
· 外 设 
· 外 设 
· 外 设 
· 外 设

通道与设备控制器相连,每个通道可以连接一个或多个设备控制器,一个设备控制器可以连接一个或多个外部设备

冯诺依曼结构和哈佛结构

冯诺依曼结构
  • 也称普林斯顿结构,指令与数据不加区别的混合在一起,存储在一个存储器中,共享数据总线。
  • 信息流的传输称为“瓶颈”,影响数据处理速度
哈佛结构
  • 指令和数据完全分开,分别存放在程序存储器和数据存储器中,两个存储器采用不同的数据总线,提供了较大的存储器带宽

 

1.3 计算机系统

一个完整的计算机系统包含:硬件系统、软件系统

 

硬件和软件的关系

  • 硬件是计算机系统的基础,软件是计算机系统的灵魂,二者相辅相成,不可分割
  • 当前计算机硬件与软件正向着相互渗透相互融合的方向发展,在计算机系统中没有一条明确的硬件与软件的分界线
  • 硬件与软件在程序设计者眼中在逻辑上是等价的

固件

固件是存储在能永久保存信息的器件中的程序,吸收了软硬件各自的优点,执行速度快于软件,灵活性优于硬件,是软硬件结合的产物

系列机和软件兼容

计算机系统的多层次结构

第0级:硬操作时序 计算机的内核,由门、触发器、逻辑电路组成

第1级:微程序机器;机器语言:微指令级,用微指令编写的程序一般由硬件执行

第2级:传统机器;机器语言:机器指令语言,用机器指令编写的程序可以由微指令解释

第3级:操作系统机器;机器语言:L3机器语言,管理传统机器中的软硬件资源,传统机器的延伸 由操作系统来解释为机器指令语言给第二级

第4级:汇编语言机器;机器语言:L4机器语言,完成汇编语言的翻译程序称为汇编程序 可翻译为L3机器语言

第5级:高级语言机器;机器语言:L5机器语言(各种高级语言),用编译程序完成高级语言编译  翻译为汇编语言

第6级:应用语言机器:机器语言:L6机器语言(应用语言)可以通过应用软件包翻译给第五级

 

1.4 计算机的工作过程和主要性能指标

程序:一个特定的指令序列,告诉计算机要做什么事,按什么步骤

指令:一组二进制信息代码,表示计算机所能完成的基本操作

衡量一个计算机的性能应由多项技术指标确认

 

计算机工作过程

 

计算机的主要性能指标

  1. 机器字长:参与运算的基本位数。由加法器,寄存器的位数决定

以字节为基本单位:用B表示,1B=8bit(一字节=八位二进制位)

  1. 数据通路宽度:数据总线一次所能并行传送信息的位数。影响信息的传送能力,从而影响计算机处理速度。数据通路宽度指外部数据总线的宽度,与CPU内部数据总线宽度(内部存储器大小)可能不同。
  2. 主存容量:主存储器所能存储的全部信息量。表示存储容量:①以字节编制计算机(以字节数表示存储容量)②以字为单位编制计算机(以字数*字长表示存储容量)
  3. 运算速度:①根据不同类型指令在计算过程中出现的频繁程度,乘以不同的系数,求得统计平均值,所得的运算速度是平均运算速度②以每条指令执行所需周期数CPI衡量运算速度③以MIPS和MFLOPS作为计量单位衡量运算速度

 

总结:存储程序概念

  硬件---硬件连接(总线)---指令与数据存储(存储器结构)

  计算机系统---硬件与软件关系---系列机和软件兼容---计算机系统的多层次结构

  计算机的工作过程和主要性能指标


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  • 风卷浪起:这是哪种编程?
  • 阵背产拿:funcode小游戏插背景音乐能用吗😭