408第二轮复习记录 计算机组成原理(第一章 计算机系统概述)

计算机系统层次结构

部件的英文缩写

  • MAR :存储器地址寄存器
  • MDR :存储器数据寄存器
  • CU : 控制单元
  • PC :程序寄存器,下一条指令的地址
  • IR:指令寄存器,当前指令的地址
  • PSW:程序状态寄存器,标志寄存器 用于存放当前是否溢出、进位

计算机硬件

冯·诺依曼计算机的特点

  • 采用存储程序的工作方式
  • 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入、输出五大部件组成
  • 指令和数据的地位等同
  • 指令和数据均用二进制
  • 指令有操作码和地址码组成
    存储程序的思想是:将预先编制好的程序和原始数据送入主存储器中执行,一旦程序被启动无需操作人员的干预

计算机各个部件执行过程(无输入输出版本

ADD R0 [6]
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第一步:取指

  • CU将从PC的指令取到MAR中然后通过地址总线送往存储器的MAR
  • 然后存储器的MAR通过地址译码器地址将地址送到MDR中然后通过数据总线将地址送到CPU的MDR中,CU将MDR的数据传送到IR中然后PC+1

第二步译码

  • 控制器分析指令的操作性质
  • 控制电路向所需的电路发出控制信号

第三步 执行

  • 控制器从通用寄存器或存储器中取出操作数
  • 控制器中对操作数进行指令规定的运算

第四步 回写
将运算结果写入通用寄存器或存储器中

计算机各个部件执行过程(无输入输出版本)
请添加图片描述

计算机软件

三个级别的语言

  • 机器语言
  • 汇编语言
  • 高级语言

计算机无法直接理解和执行高级语言程序,所以将高级语言程序转换成为机器语言程序分为三类

  • 汇编程序:将汇编转换为机器语言
  • 解释程序:将源程序中的语句执行顺序逐条翻译成机器指令并立即执行
  • 编译程序:将高级语言翻译成汇编语言或机器语言

软件和硬件的逻辑等价性
软件和硬件都能实现某种功能一般情况下硬件更快
计算机系统的层次结构

  • 微程序机器层
  • 传统机器语言层
  • 操作系统层
  • 汇编语言层
  • 高级语言层

** 从源程序到可执行程序**

  • 预处理阶段:将.h文件插入,输出文件.i
  • 编译阶段:将源程序编译生成汇编源程序.s
  • 汇编阶段:将.s翻译成机器语言指令,生成重定位目标程序.o
  • 链接阶段:将多个可重定位目标文件和标准库函数合并成一个可执行目标文件

错题回顾

  • 20题:相联存储器可以按地址寻址又可以按内容寻址的存储器,在cache中用到

计算机的性能指标

  1. 机器字长:简称字长,字长是指计算机进行一次整数运算所处理的二进制数据的位置
  2. 数据通路带宽:是指总线一次所能并行传送信息的位数(外部总线的宽度)
  3. 主存容量:主存储器所存储的最大容量,一般以字节来衡量,MAR位数反应存储单元的个数,MDR的位数反应存储单元的字长
  4. 吞吐量:系统在单位时间内处理请求的数量
  5. 响应时间:指用户向计算机发出请求,到系统对该请求作出响应并获得所需结果的等待时间
  6. CPU时钟周期 主频 CPI
  7. MIPS 每秒执行多少百万指令
  8. FLOPS 即每秒执行多少次浮点运算

易混淆点: 字、字长、机器字长、存储字长的区别和联系

  • 字长:CPU内部用于整数运算的数据通路的宽度,运算器位数和通用寄存器宽度
  • 指令字长:一个指令中包含二进制代码的个数
  • 存储字长:一个存储单元存储的二进制代码的位数
  • 必须是字节的整数倍
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