计算机组成原理？

(1) 计算机系统的组成：分软件和硬件两部分。硬件和软件的界面是指令系统。

(2) 计算机系统的层次结构：

①从机器使用者的角度来说，粗分为应用软件、系统软件和硬件三个层次。

②从程序设计员和机器硬件设计者的角度来说，细分为：高级语言虚拟机、汇编语言虚拟机、 *** 作系统虚拟机、机器语言机器、微程序机器。

(3) 硬件和软件的相互关系：

①两者相辅相成，缺一不可。

②两者都用来实现逻辑功能，同一功能可用硬件实现，也可用软件实现。

(4) 冯诺依曼计算机结构的特点：

①有运算器、控制器、存储器、输入、输出五大部分组成。

②指令和数据用二进制表示，两者形式上没有差别。

③指令和数据存放在存储器中，按地址访问。

④指令由 *** 作码和地址码组成， *** 作码指定 *** 作性质，地址码指定 *** 作数地址。

⑤采用“存储程序控制”方式进行工作。

(5) 计算机硬件的基本组成和功能：

①运算器用来进行各种算术逻辑运算。

②控制器用来执行指令，送出 *** 作控制信号，

③存储器用来存放指令和数据。

④输入和输出设备用来实现计算机和用户之间的信息交换。

(6) 计算机的工作过程：

①用某种语言（高级语言或低级语言）编制程序，称为源程序。

②用语言处理程序（编译程序或汇编程序）将源程序翻译成机器语言目标程序。

③启动目标程序，将所含的指令和数据装入内存。

④从第一条指令开始执行：取指令、指令译码、取 *** 作数，运算、送结果、PC指向下一条指令。

⑤重复第 = 4 \* GB3 ④步，周而复始地执行指令，直到程序所含指令全部执行完。

(7) 计算机系统性能评价指标：

①机器字长：CPU一次能处理数据的位数，一般以定点运算器数据通路宽度为准。

②运行速度：

a)主频：CPU主脉冲的时钟频率。

b)CPI：执行一条指令所需的CPU主脉冲时钟个数。

c)定点指令执行速度：每秒钟执行多少百万条定点指令数（MIPS）。

d)浮点 *** 作运算速度：每秒钟执行多少浮点数 *** 作（FLOPS）。

③存储容量：

a)主存容量：包含RAM和ROM两部分。以单元个数x存储单元宽度或字节数来表示。

b)辅存容量：磁盘容量，以字节为单位，如：80GB。

早期冯·诺依曼计算机的特点

现代计算机则是以存储器为中心的结构

存储器是计算机的存储部件，用来存放程序和数据，存储器分为主存和辅存。CPU能直接访问的存储器是主存

存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码

存储字(word)：存储单元中二进制代码的组合

存储字长：存储单元中二进制代码的位数

存储元：即存储二进制的电子元件，每个存储元可存1bit

地址寄存器(Memory Address Register,MAR)，有效访存地址

数据寄存器(Memory Data Register,MDR)，用于暂存从存储器读写信息

MAR的位数放映存储单元的个数，例：MAR=4位：共有个存储单元

MDR的位数=存储字长，例：MDR=16位，1个字=16bit

用于实现算术运算，逻辑运算，包括

ACC： 累加器，用于存放 *** 作数，或运算结果。

MQ： 乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放 *** 作数或运算结果。

X： 通用的 *** 作数寄存器，用于存放 *** 作数

ALU： 算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算

CU：控制单元，分析指令，给出控制信号

IR：指令寄存器，存放当前执行的指令

PC：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动加1功能

系统软件：保证计算机系统高校、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用，主要有 *** 作系统(OS)，数据库管理系统(DBMS)，语言处理程序，分布式软件系统，网络软件系统，标准库程序，服务性程序等

应用软件：用户为解决某个应用领域中各类问题而编制的程序

翻译程序：把高级程序语言源程序翻译成机器语言程序的软件，包括编译程序和解释程序

编译程序：将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序（只需翻译一次）

解释程序：将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句，并立即执行。紧接着再翻译下一句（每次执行都要翻译）

汇编程序：将汇编语言源程序翻译成机器语言程序

总容量=存储单元个数 存储字长bit=存储单元个数 存储字长/8 Byte

CPU主频：CPU内数字脉冲信号振荡的频率。

CPI（Clock cycle Per Instruction）：执行一条指令所需的时钟周期数

IPS（Instructions Per Second ）：每秒执行多少条指令

FLOPS（Floating-point Operations Per Second）：每秒执行多少次浮点运算

数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数（各硬件部件通过数据总线传输数据）

吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量。它取决于信息能多快地输入内存，CPU能多快地取指令，数据能多快地从内存取出或存入，以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。

响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。通常包括CPU时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访问、存储器访问、I/O *** 作、 *** 作系统开销等时间）。

---