xhmico的博客

第一章 计算机系统概论第二章 计算机的发展及应用第三章 系统总线第四章 存储器第五章 输入输出系统第六章 计算机的运算方法第七章 指令系统第八章 CPU 的结构与功能第九章 控制单元的功能第十章 控制单元的设计

上图示意了微程序控制单元的基本组成，虚线框内为微程序控制单元，其中控制存储器（简称控存）是微程序控制单元的核心部件，用来存放全部微程序，CMAR 是控存地址寄存器，用来存放欲读出的指令地址，CMDR 是控存数据寄存器，用来存放从控存读出的微指令；微程序设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程序，它是按执行每条机器指令所需的微操作命令的先后顺序而编写的，因此，一条机器指令对应一个微程序，如图所示，每一条机器指令都与一个以操作性质命名的微程序对应。可见，微程序控制单元的核心部件是一个控制存储器，简称。

这种方案的特点是：不论指令所对应的微操作序列有多长，也不管微操作的简繁，一律以最长的微操作序列和最繁的徼操作作为标准，采取完全统一的、具有相同时间间隔和相同数目的节拍作为机器周期来运行各种不同的指令。概括的说，计算机的功能就是执行程序，在执行程序的过程中，控制单元要发出各种微操作命令，而且不同的指令应对不同的命令。这种方案将机器的大部分指令安排在统一的、较短的机器周期内完成，称为中央控制，而将少数操作复杂的指令中的某些操作采用周部控制方式来完成，如乘除法和浮点运算等。每个节拍的宽度正好对应一个时钟周期。

采用中断方式实现主机与I/O交换信息可使CPU和I/O并行工作，提升CPU的效率。其实，计算机在运行过程中，除了会遇到I/O中断外，还有许多意外事件发生，如电源突然掉电，机器硬件突然出现故障，人们在机器运行过程中想随机抽查计算的中间结果，实现人机联系等。1. 引起中断的各种因素① 人为设置的中断② 程序性事故③ 硬件故障④ I/O 设备⑤ 外部事件2. 中断系统需解决的问题① 各中断源如何向CPU提出中断请求② 当多个中断源同时提出中断请求时，中断系统如何确定优先响应哪个中断源的请求。

在设计操作码不固定的指令系统时，应尽量考虑安排指令使用频度（即指令在程序中出现的概率）高的指令占用短的操作码，对使用低的指令可占用较长的操作码，以缩短经常使用的指令译码时间。因为程序种大多数指令是按顺序执行的，而程序计数器 PC 既能存放当前欲执行指令的地址，又有计数功能，因此它能自动形成下一条指令的地址，这样，指令中的第四地址字段 A。相对寻址的最大特点是转移地址不固定，它可随 PC 值的变化而变，因此，无论程序在主存的哪段区域，都可正确运行，对于编写浮动程序特别有利，广泛应用于转移指令。

上篇：第五章、输入输出系统信息在机器内部的形式都是一致的，均以 和 组成的各种编码，以下内容主要介绍参与运算的各种数据（无符号数和有符号数，定点数和浮点数等）以及它们在计算机中的算术运算方法。在计算机中参与运算的数有两大类，分别是：无符号数和有符号数。所谓无符号数即没有符号的数，在寄存器中的每一位均可用来存放数值。以机器字长为 n 为例，无符号数的表示范围为 0 ~ 2n-1。1. 机器数与真值对于有符号数而言，符号的 “正”、“负” 机器是无法识别的，但由于 “正”、“负” 恰好是两种截然不同的状态，

输入输出系统是计算机系统当中种类最多、功能最多、结构最复杂的系统。在现代计算机系统当中，外部设备总的成本可以占到计算机总成本的 80% 以上，没有这些丰富多彩的外部设备，就没有计算机在各种领域的大规模运用。中央处理器和主存构成了主机，除主机外的大部分硬件设备都可以称作外部设备，或叫外围设备，简称外设。键盘、鼠标等。磁盘、光盘、磁带等。调制解调器等。接口可以看作是两个系统或两个部件之间的交接部分，它既可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。为什么要设置接口？

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。是计算机系统中最重要的组件之一，执行程序时所需要的指令、数据都来自于存储器，程序的执行结果也保存在存储器当中，另外，各种文档、音频资料等也是保存在存储器当中。主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，它可以直接与CPU交换信息。主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR。MAR（Memory Address Register）：存储器地址寄存器，用来存放欲访问的存储单元的地址。

其中一组总线连接 CPU 和主存，叫存储总线（M 总线），另一组用来建立 CPU 和各 I/O 之间的信息的通道，叫输入/输出总线（I/O 总线），各种 I/O 设备通过 I/O 接口挂到 I/O 总线上，这种结构在 I/O 设备与主存交换信息时仍然要占用 CPU，因此还会影响 CPU 的工作效率。信号，表示它占用了总线。早期的计算机大多数都使用分散连接方式，但是这种连接方式连线十分复杂，不仅会影响 CPU 的工作效率，而且无法解决主机和 I/O 设备之间连接的灵活性，所以之后计算机都采用总线连接方式。

进而发展的便是高级语言，它是面向问题的，用高级语言进行编程的时候，不需要去了解计算机的指令系统，只需要面向问题进行编程就可以了，使程序员的编程效率大大提高，高级语言有代表性的就是用于科学计算和工程计算的 FORTRAN、结构化程序设计的 PASCAL、面向对象的 C++、适应网络环境的 JAVA 等等。② 使用布线、接拔进行控制的。由于集成电路制作技术出现后，可以利用光刻技术把晶体管、电阻、电容等构成的单个电路制作在一块极小的硅片上，使得大大缩减了计算机的体积，大幅度的降低了耗电量，提高了机器的可靠性。

计算机系统是由软件和硬件两大部分组成的。硬件：指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件、各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等等。软件：它是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成。通常把这些信息，诸如各类程序寄寓于各类媒体中，如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘等。系统软件和应用软件。系统软件：又称为系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保高效运行。表中程序库、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等等。