2.馮諾依曼計算機的工作原理
*存儲系統構建與快速訪問
存儲程序:將程序存放在計算機的存儲器中
*指令系統、控制器設計等
程序控制:按指令地址訪問存儲器並取出指令,經譯碼依次產生指令執行所需的控制信號,實現對計算的控制,完成指令的功能。
3.馮諾依曼計算機的組成(硬件+軟件)
1)硬件系統(總體圖)
主機:CPU(運算器+控制器)、內存
外設:輸入設備、輸出設備、外存儲器
總線:地址線、數據線、控制線
1)硬件系統--運算器
算數運算:加減乘除等
邏輯運算:與、或、非、移位等
基本結構:ALU(算數邏輯單元)、寄存器、連接通路
1)硬件系統--控制器
基本功能:產生指令執行過程所需要的所有控制信號,控制相關功能部件執行相應操作。
控制信號的形式:電平信號、脈沖信號
產生控制信號的依據:指令、狀態、時許
控制信號的產生方式:微程序、硬布線
1)硬件系統--存儲器
功能:存儲原程序、原數據、運算中間結果
工作模式:讀/寫
工作原理:按地址訪問,讀/寫數據
比如:1K=1024byte=210 byte 地址線為10
1)硬件設備--輸入/輸出設備
輸入設備:向計算機輸入數據(鍵盤、鼠標、網卡、掃描儀等)
輸出設備:輸出處理結果(顯示器、聲卡、網卡、打印機等)
2)軟件系統
對軟件的理解:
*可運行的思想和內容的數字化
思想:算法、規律、方法---程序表達
內容:圖形、圖像、數據、聲音、文字等被處理的對象
*軟件的表現形式:程序和數據(以二進制表示的信息)
*軟件的核心:算法
2)軟件系統
分類:
*系統軟件:如操作系統、網絡系統和編譯系統
*支持軟件:開發工具、界面工具等
*應用軟件:字處理軟件、游戲軟件等
3)硬件與軟件系統間的關系
*相互依存
硬件是軟件運行的基礎,軟件的正常運行是硬件發揮作用的重要途經。計算機系統必須要匹配完善的軟件系統才能正常工作,且應充分發揮其硬件的功能
*邏輯等效性
某些功能既可由硬件實現,也可由軟件來實現
*協同發展
軟件隨硬件技術的迅速發展而發展,而軟件的不斷發展與完善又促進硬件的更新,兩者密切得交織發展,缺一不可。
4.計算機得層次結構
應用程序--》高級語言--》匯編語言--》操作系統--》指令集架構層--》微代碼層--》硬件邏輯層
學習計算機原理處於 指令集架構層 階段
不同用戶處在不同層次
不同層次具有不同屬性
不同層次使用不同工具
不同層次代碼效率不同
透明性概念:
*本來存在得事物或屬性,從某個角度去看,卻好像不存在
*如硬件得特性對C語言程序設計者而言就具有透明性
系統觀:
*當硬件結構發生變化時要想到可能對軟件產生的影響
*不同類型的軟件對硬件有不同的要求
*編程的CPU硬件相關性,編程應查閱對應CPU的編程手冊。
軟/硬件的分界線
*分界線就是 指令集架構層
*分界線即軟、硬件的接口,是指令操作硬件的入口
*指令格式及指令的設計與硬件關聯!
例題:
解:訪問1GB的空間需要30根地址線,256GB就是256 x 1GB,256需要8根地址線,所以加一起就是38根。