计算机组成原理笔记

第一章:概论

                 主存容量:指主存中能够存放二进制代码的总数。

                                   存储容量= 存储单元个数 * 存储字长。

                                   说明:一般来说MAR的位数反映了存储单元的个数,MDR的位数则反映了存储单元的字长,比如:MAR存储的是指令地址,如果是2位,那么它能够反映和表示2^2=4个存储单元的存在;设MDR的位数为8位,那么每个存储单元的字长只能是8位,那么主存必定能够存储的是 <=4*8=32位=4B的数据长度。如果我们得知 MAR的位数是16位,MDR为 32位,那么我们可以很轻松的计算出 存储容量为  2^16*32=2^21=256KB.


第三章:系统总线

              总线实际上是由许多传输线或通路组成,每条线可传输一位2进制代码;遗传二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干位二进制代码,如16条传输线组成的总线,可同时传输16位二进制代码。


第四章:存储器

            主存中存储单元地址的分配

                       如果地址线为24位:那么那所能表示的地址范围为:0000000H~1000000H;;如果每个地址所指向的存储单元的长度为8位,那么存储器的容量为:16M。

                       现在来说一般都是按字节寻址,如果是按 字寻址(我们假设1个字包含4个存储单元=32位),那么内存则存有2^19个字,要想表示2^19个字的地址,只需要19根地址线即可。

### 计算机组成原理学习笔记与资料 #### 1. 计算机组成的基本概念 计算机系统由硬件和软件两大部分组成,其中硬件部分包括输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器[^5]。这些功能部件共同构成了计算机的核心结构。存储器用于保存数据和指令,运算器负责执行算术和逻辑运算,控制器则管理整个系统的操作流程。 在计算机的发展历程中,经历了四代变化,从早期的电子管到晶体管、集成电路再到超大规模集成电路[^1]。每一代的变化都伴随着硬件元件的技术革新,从而推动了计算机性能的提升。 #### 2. 冯·诺依曼体系结构 冯·诺依曼计算机的特点是以运算器为中心,指令和数据以同等地存储于存储器中,并可通过地址寻访[^5]。这种结构奠定了现代计算机的基础,但同时也存在一些问题,例如运算器成为系统的瓶颈,缺乏层次性的划分。 #### 3. 指令系统与程序执行 计算机系统结构定义了软硬件的交界面,明确了哪些功能由软件实现,哪些功能由硬件完成[^2]。程序员需要理解指令系统、数据类型、寻址技术和I/O机理等概念。为了提高程序执行效率,现代计算机允许指令字长和数据字长的可变性,其长度通常由字节的个数表示,而非固定的存储字长[^4]。 #### 4. 计算机性能指标 计算机的主要性能指标包括主存储器容量、运算器速度以及系统整体性能。主存储器容量决定了计算机可以处理的数据量,而运算器速度直接影响计算效率。需要注意的是,主频高的CPU并不一定比主频低的CPU快,因为实际性能还受到其他因素的影响,如缓存设计、流水线技术等[^3]。 #### 5. 程序翻译与语言级别 在计算机系统中,不同级别的语言编写的程序具有不同的特性。机器语言是唯一能被硬件直接执行的语言,而高级语言则需要通过翻译程序(如汇编程序、编译程序或解释程序)转换为机器代码后才能运行[^3]。每种翻译方式都有其特定的应用场景和优缺点。 ```python # 示例:将高级语言翻译为机器代码的过程 def compile_code(source_code): # 使用编译器将源代码翻译为机器代码 machine_code = translate_to_machine_language(source_code) return machine_code def translate_to_machine_language(code): # 假设的翻译逻辑 return "01010101" # 示例机器代码 ``` ###
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