计组第一章(唐朔飞)——计算机系统概述章节总结 -凯发k8官方网

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1.计算机系统简介
2.机器指令和微程序指令的联系
3.五级计算机系统的层次结构
4.计算机组成和计算机体系结构从研究内容上来说有什么区别
5.计算机硬件框图的演变
6.存储器的基本组成
7.运算器的基本组成
8.控制器的基本组成
9.主机完成指令的过程
10.冯洛伊曼结构和哈佛结构的区别
11.计算机硬件的主要技术指标
12.两种翻译程序

软件也可以定义为各种指挥计算机工作的程序的总称

上图可以看出，微程序机器m0是由硬件直接执行微指令，微指令之间有一定的先后顺序，多条微指令构成一个微程序，一个微程序对应一个机器指令。用微指令解释机器指令

在每一个时间点上能够执行的操作放在一个微指令当中，执行之间有先后顺序得到微指令操作放在不同的微指令当中,微指令的执行顺序来控制操作之间的先后顺序

虚拟机器m2代表操作系统层次，汇编语言的程序员可以利用操作系统提供的功能进行编程，操作系统可以管理软硬件的资源

举两个例子，区分两个概念：

1.指令系统体现了机器的属性,体现了计算机的结构问题，但是指令的实现，即如何取指令，分析指令，取操作数，运算，送结果等都是计算机组成问题。

2 .一台机器是否具有乘法指令的功能，这是一结构问题，但是实现乘法采取什么样的方式这是一个组成的问题

如何理解计算机体系结构和计算机的组成？哪个对计算机的性能更重要？说明理由。

1.计算机体系结构是指那些被程序员看到的计算机系统的属性，这些属性通常被机器语言编程的程序员和汇编语言程序设计者以及汇编程序设计者看到（三者都对计算机系统中的传统机器m1熟悉）。这些属性包括指令集，存储器寻址技术，i/o机理等计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。简而言之就是实现计算机体系结构包含的属性
2.先说结论计算机的组成对性能更重要。原因是，体系结构可以维持很多年，而同一体系结构下可以包含很多机型（不同机型，组成不同）。厂商不断推出性能更高、价格更低的机型，新机型总归保留着原来机器的结构，使用户的软件投资不致浪费。由此可见，性能的提升主要取决于计算机组成的改变。

冯洛伊曼计算机是以运算器为中心，但是以运算器为中心，数据的输入输出必须要进过运算器，还要进行算数运算和逻辑运算，运算器显得比较繁琐
。总结概括起来冯洛伊曼计算机的缺点是：

1.以运算器为核心导致运算器成为这个系统的瓶颈
2.冯洛伊曼计算机硬件图不具有层次化的特征

mar：保存存储单元的地址
mdr：保存从存储单元取出的数据或者是要存入存储单元的数据

这里我们区分几个概念：

指令字长：里边包含操作码和地址码的总长度
存储字长：表示每个存储单元的长度
数据字长：表示计算机数据存储所占用的位数
机器字长：代表计算机能直接处理二进制数据的位数，机器字长一般等于内部寄存器的大小，它决定了计算机的运算精度

早期的指令字长，存储字长，数据字长一般相等，随着计算机的发展，现在三者可以可以不同，但是他们必须是字节的整数倍

运算器至少有三个寄存器，计算机使用的是加法或者移位的方式来实现乘法，使用减法和移位的方式来实现除法。

alu:主要负责对数据的处理，实现对数据的算数和逻辑运算

接下来演示乘法和除法的执行过程:

在执行乘法的时候隐含的条件是在初始状态下被乘数被送进acc寄存器。

根据发出的指令将地址m代表的乘数放在mq中，在本条指令的内部还能完成把acc寄存器里边的值放入寄存器x中，但是执行乘法是通过累加和移位来实现的，所以我们需要acc寄存器来保存累加的内容，并且在累加之前需要给acc寄存器清0

控制器会控制我们做各种运算的先后顺序

除法类似隐含的条件是在初始状态下被除数被送进acc寄存器。

9.1取数指令

9.2存数指令

9.3ax² bx c程序的运行过程

m代表存储体

哈佛结构(harvard architecture)是一种将程序指令储存和数据储存分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令储存器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据储存器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令储存和数据储存分开，数据和指令的储存可以同时进行，可以使指令和数据有不同的数据宽度。 哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和储存的，执行时可以预先读取下一条指令。

冯.诺伊曼结构（von neumann architecture），也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构。该结构隐约指导了将储存装置与中央处理器分开的概念，因此依该结构设计出的计算机又称储存程式型电脑。

与冯.诺伊曼结构处理器比较，哈佛结构处理器有两个明显的特点：

使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；

使用独立的两条总线，分别作为cpu与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。

这里k只是一个计数单位。bit和byte的关系

在计算机二进制系统中：

bit (位) ：数据存储的最小单元。 简记为b，也称为比特(bit)，每个二进制数字0或1就是一个位(bit)，其中，每 1 byte(字节)=8bit也可以简写成1b=8b；1kb=2¹⁰字节，1mb=2²⁰字节，1gb=2³⁰字节

翻译程序分成编译程序和解释程序
1.编译程序：编译程序是将用户编写的高级语言（源程序）的全部语句一次全部翻译成机器语言程序，所以只要源程序不变，就无须再次进行翻译
2.解释程序：解释程序是将源程序的一条语句翻译成对应机器语言的一条语句，并且立即执行这条语句，接着翻译源程序的下一条语句，并执行这条语句，如此重复，直到完成源程序的全部翻译任务

总结

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