计算机组成原理


1:计算机系统 = 硬件+软件

  软件=系统软件(操作系统,DBMS等)+应用软件(抖音,王者荣耀)

2:计算机的硬件由哪些组成?

  输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器

cpu硬件由哪些组成?

  运算器,控制器。

3:cpu由晶体管组成。cpu=运算器+控制器

  集成电路就是将晶体管,电容等集合在电路板上。  

4:冯诺伊曼计算机结构与现代计算机结构的区别

    前者以运算器为核心,后者以存储器为核心。

  冯诺伊曼计算机特点:

    1.计算机由五大部件组成

    2.指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址访问

    3.指令和数据用二进制表示

    4.指定由操作码和地址码组成

    5.存储程序

    6.以运算器为中心(现在一般以存储器为中心)

5:内存与外存。

  内存=主存,外存=辅存

  主机=cpu(运算器+控制器)+主存

6:主存

  主存=存储体(可以理解存放数据的具体容器)+MAR(存储地址寄存器,可以理解为存放数据的编号)+MDR(存储数据寄存器,可以理解为数据本身)

  MAR:memory address register;MAR=4位,总共有2^4个存储单元

  MDR:memory data register;MDR=16位,每个存储单元可以存放16bit

7:1B=8b

  100Mbps=100/8MBs(网络传输以b为计量单位,迅雷下载器以B为计量单位)

8:运算器(三个寄存器,一个逻辑单元)

  功能:实现算数运算(加减乘除)和逻辑运算(或与非)

  组成:ACC:累加器寄存器,用于存放操作数,或运算结果

    MQ:乘除寄存器,在乘除晕算时,用于存放操作数或运算结果;

    X:通用的操作数寄存器,用于存放操作数;

    ALU(运算器的核心):算数逻辑单元,通过内部复杂的电路实现算数运算,逻辑运算。

9:控制器(两个寄存器,一个控制单元)

  CU(核心):控制单元,分析指令,给出控制信号;(分析指令中的操作码是否为读写等)

  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。

  完成一条指令的步骤:1.取指令(pc);2,分析指令(ir);3.执行指令(cu)

10:计算机的工作过程

11:计算机性能指标

  1:存储器的性能指标

    MAR的位数和MDR的存储单元的大小

  2.cpu的性能指标

    cpu主频

    CPI:执行一条指令所需的时钟周期数。

    IPS:每秒执行多少次浮点运算

    FLOPS:每秒执行多少次浮点运算。

  3:系统整体的性能指标

    数据通路带宽:数据总线一次所能并行传递信息的位数

    吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量

    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。

  4.描述存储容量,文件大小时,K=2^10,M=2^20,G=2^30

   描述频率,速率时,K=10^3,M=10^6,G=10^9

  5.进位计数制

    位权:由位置确定的权重。

12:机器字长与操作系统位数的区别

  机器字长:计算机一次整数运算所能处理的二进制位数;

  操作系统位数:依赖于指令集的位数,影响访问存储空间的大小。

13.补码与移码

  补码:将减法转变为加法运算;移码用于比较大小;


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