计算机系统结构和计算机组成原理
计算机系统结构和计算机组成原理是计算机科学和技术领域中的两个重要概念。计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和交互方式，而计算机组成原理是指计算机硬件的组成和工作原理。本文将从计算机系统结构和计算机组成原理两个方面进行阐述，深入探讨计算机的工作原理和组成部分。
一、计算机系统结构
计算机系统结构包括硬件和软件两个方面。硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等，而软件部分主要包括操作系统、编译器、应用程序等。
1. 中央处理器(CPU)
中央处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指令和控制计算机的运行。它由控制单元和算术逻辑单元组成。控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元负责进行算术和逻辑运算。
2. 内存
内存是计算机用于存储数据和指令的地方，也称为主存。它分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。RAM可以读写数据，而ROM只能读取数据。内存的大小决定了计算机可以存储的数据量。
3. 输入输出设备
输入输出设备用于与计算机进行数据的输入和输出。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，而常见的输出设备有显示器、打印机、音频设备等。输入输出设备通过与计算机系统的接口进行数据传输。
4. 操作系统
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机的资源。它提供了用户接口、文件管理、内存管理、进程管理等功能。常见的操作系统有Windows、Linux、Mac OS等。
5. 编译器
编译器是将高级程序语言转换为机器语言的软件工具。它将程序源代码进行词法分析、语法分析和语义分析，生成目标代码。常见的编译器有C语言编译器、Java编译器等。
6. 应用程序
应用程序是计算机系统中的具体应用，如文字处理、图像处理、数据库管理等。它们利用计算机系统的硬件和软件资源，完成特定的任务。
二、计算机组成原理
计算机组成原理是研究计算机硬件组成和工作原理的学科。它包括指令系统、数据表示、运算器设计、控制器设计等方面。
1. 指令系统
指令系统是计算机硬件执行指令的集合。它包括指令的格式、指令的操作码和寻址方式等。指令系统决定了计算机能够执行的操作和支持的数据类型。
2. 数据表示
计算机使用二进制来表示数据和指令。数据可以表示为整数、实数、字符等不同形式。计算机通过不同的编码方式将数据转换为二进制形式进行存储和处理。
3. 运算器设计
运算器是计算机进行算术和逻辑运算的部件。它包括算术逻辑单元(ALU)和寄存器。ALU负责执行各种算术和逻辑运算，而寄存器用于存储运算过程中的中间结果。
4. 控制器设计
控制器负责解析指令并控制计算机的运行。它通过指令寄存器、程序计数器等组件实现指令的执行顺序和流程控制。控制器的设计决定了计算机的指令执行速度和效率。
总结：
计算机系统结构和计算机组成原理是计算机科学和技术领域中的重要概念。计算机系统结构涉及计算机硬件和软件的组织和交互方式，而计算机组成原理涉及计算机硬件的组成和工作原理。了解计算机系统结构和计算机组成原理对于理解计算机的工作原理和优化计算机系统性能具有重要意义。
计算机组成与系统结构 1.冯·诺依曼计算机设计思想：依据存储程序，执行程序并实现控制。 2.早期计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。 3.软件系统爆过两大部分：系统软件和应用软件。 4.计算机的层次结构分为：微程序或逻辑硬件、机器语言、操作系统、汇编语言、高级语言、应用语言。 5.计算机系统结构、组成与实现之间的区别与联系： ①计算机结构：也称为计算机体系结构，是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。 ②计算机组成：也常译为计算机组织或成为计算机原理、计算机组成原理。在计算机系统结构确定了分配给硬件子系统的功能及其概念之后，计算机组成的任务是研究硬件子系统各部分的内部结构和相互联系，以实现机器指令级的各级功能和特性。 ③计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要研究个部件的物理结构，机器的制造技术和工艺等，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度、速度和信号。器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，电源、冷却、装配等技术。 6.Flynn分类法：按照计算机在执行程序时信息流的特征分为单指令单数据流计算机(SISD)、单指令多数据流计算机(SIMD)、多指令单数据流计算机(MISD)、多
指令多数据流计算机(MIMD). 7.加速比Sp=1/{(1-Fe)+Fe/Re},Fe为可改进比例，Re为部件加速比。 8.在计算机中有两种信息在流动，一种是控制流，即控制命令，由控制器产生并流向各个部件；另一种是数据流，它在计算机中被加工处理。 9.摩尔定律得以延续的理由：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番。 10.冯·诺依曼计算机的执行过程：将要处理的问题用指令编程成程序，并将程序存放在存储器中，在控制器的控制下，从存储器中逐条取出指令并执行，通过执行程序最终解决计算机所要处理的问题。 11.数据编码的好处：用更少的数据表示更多的信息。 12.定点数：若约定小数点的位置固定不变，则成为定点数。定点数分为两种：定点整数(纯整数，小数点在最低有效数值位之后)和定点小数(纯小数，小数点最高有效数值位之前)。 13.浮点数：基数为2的数F的浮点表示为：F=M*2^E.其中M称为尾数，E称为阶码。尾数为带符号的纯小数，阶码为带符号的纯整数。 14.补码：非负数整数的补码为其原码，负数整数的补码在原码基础上取反加1. 15.n位补码表示的整数数值范围为-2^(n-1)~+(2^(n-1)-1)，n位补码表示的小数数职的范围为-1~+(1-2^(-n+1))。 16.补码的特点： ①0的表示是唯一的。②变形码。③求补运算。 ④简化加减法。⑤算术或逻辑左移。⑥算术右移。 17.反码：正整数反码与原码相同。负整数反码即原码取反。 18.汉字编码分为三类：汉字输入编码、国际码和汉字内码以及汉字字模码。
计算机体系结构与组成原理计算机体系结构与组成原理讨论了计算机系统的基本原理、组成结构和相互关系。它研究了计算机的硬件和软件组件，并介绍了计算机如何执行指令以及数据在计算机内部的处理方式。本文将从计算机体系结构和计算机组成原理两个方面来探讨这一主题。 一、计算机体系结构 计算机体系结构是指计算机硬件和操作系统之间的接口关系。它定义了计算机的结构、功能和性能特征，包括内存、输入输出设备和处理器等组件。计算机体系结构的设计决定了计算机系统的可扩展性和性能。 1. 冯·诺依曼体系结构 冯·诺依曼体系结构是一种广泛应用的计算机体系结构，是由冯·诺依曼于1945年提出的。它包括了一个存储器、一个运算器、一个控制器、输入设备和输出设备等组件。其中存储器用于存储数据和指令，运算器用于执行算术和逻辑运算，控制器用于指挥各个组件的操作。 2. 硬件层次结构 计算机体系结构还可以按照硬件的层次结构进行分类。常见的硬件层次结构包括计算机系统、总线、处理器和存储器等。计算机系统是最高层次的硬件，它由多个处理器和存储器组成，并通过总线进行连接。
二、计算机组成原理 计算机组成原理研究了计算机硬件的内部结构和功能，包括处理器、存储器、输入输出设备等。它关注计算机内部数据的存储、传输和处 理方式。 1. 处理器 处理器是计算机的核心组件，负责执行指令和处理数据。它由控制 器和算术逻辑单元组成。控制器用于解析和执行指令，算术逻辑单元 用于执行算术和逻辑运算。 2. 存储器 存储器用于存储计算机内部的数据和指令。根据存取方式的不同， 存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM用于临时存储数据和程序，而ROM则用于存储固定的指令和数据。 3. 输入输出设备 输入输出设备用于将数据和指令传递给计算机系统，或将计算结果 输出到外部设备。常见的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器和打 印机等。 三、计算机体系结构与组成原理的关系 计算机体系结构和组成原理是相互关联的，在计算机系统设计和优 化过程中起着重要作用。
计算机的基本组成 计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。 1、硬件系统 计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。 中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。存储器分为内存和硬盘。内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。 输入/输出设备允许用户与计算机交互。键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。总线是用于连接各个部件的通信通道。 2、软件系统 计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。系统
软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。 3、网络系统 现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。 计算机系统的基本组成 计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。以下是计算机系统的基本组成： 1、硬件系统 硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标
计算机组成原理知识点总结 第一章 一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6） 计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。 1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。 2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。 3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤(程序)分析，执行操作。包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。 4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。 5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。 注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。 2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。 3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。 数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。 二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11） 1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。 2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。 三、计算机的性能指标。 1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。 2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。 3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。 4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。 5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。 6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。 7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。 8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。主频（主时钟的频率）度量单位是MHZ、GHZ；时钟周期（主频的倒数）度量单位是微秒、纳秒。
一计算机系统体系结构 1.1 什么是计算机体系结构 本章的第一个概念是计算机系统(computer system)。 计算机系统包括读取并执行程序的中央处理单元(CPU， 保存程序和数据的存储器以及将芯片转换为实用系统的其他子系统。 这些子系统会使CPU与显示器、打印机、Internet等外部设备之间的通信变得更加容易。 •cpu(处理器): 计算机实际执行程序的部分 •微处理器: 在单个硅片上实现的CPU •微机: 围绕微处理器构建的计算机 计算机的性能既取决于CPU；也取决于其他子系统。如果不能高效进行数据传输，仅仅提高CPU的性能是毫无意义的。 Figure 1:
•信息(程序和数据): 保存在存储器中；计算机会使用不同类型的存储器，达到不同的目的。 –如果不能叫信息保存在正确的存储器，那么CPU的速度再快也将毫无意义 –Cache: 保存常用的数据是高速专用的存储器。 –主存: 存放大量的工作数据，断电消失 –辅存: 指磁盘等，用于存储海量的数据。永久存储 •组成计算机的各个子系统通过总线连接在一起， 数据通过总线从计算机中的一个位置传递到另一个位置。
什么是计算机 Figure 2: •输入: 指用户交给计算机的信息 •输出: 指计算机返回给用户的信息 可编程计算机接收两种类型的输入: 它将要处理的数据，以及准确描述要如何处理输入数据的程序。 程序不过是计算机所执行的完成给定任务的操作序列。
Figure 3: •CPU读程序并完成程序指定的操作。内部使用寄存器来保存数据 •存储器系统保存两类信息:程序，程序处理或产生的数据 计算机从存储器中读出指令并执行这些指令(即完成或执行指令定义的动作)。 执行指令时，可能要从存储器中读出数据，对数据进行操作，将数据写回存储器。 寄存器是CPU内部用来存放数据的存储单元。时钟提供了脉冲流, 所有内部操作都在时钟脉冲的触发下进行。时钟频率是决定计算机速度的一个因素
硬件： 尽量别换平台 更换顺序：硬盘光驱软驱内存显卡CPU 主板 要换先换前面的 软件 以硬件为主，不要因为软件更换硬件。 不要频繁重装系统 。。。。 计算机系统结构 研究内容: 从外部来研究计算机系统 使用者所看到的物理计算机的抽象 软硬件功能分配及分界面的确定 学习目的: 建立计算机系统的完整概念 学习计算机系统的分析方法和设计方法 掌握新型计算机系统的基本结构及其工作原理 与其他学科的交叉 主要包括:计算机组成原理,计算机操作系统,汇编语言,数据结构, 微机原理,高级语言等第一章计算机系统结构的基本概念 一,计算机系统的组成 由硬件和软件组成. 1_ 硬件:可视为多种资源: 1)处理信息资源—CPU; 2)存储信息资源—存储器; 3)交换信息资源—I/O设备. 1.1 计算机系统结构的概念 二,计算机系统的多级层次结构 (逐级或越级向下实现) 2 软件:即程序 1)系统软件:各用户共同使用,如OS,编译/解释程序,汇编程序,诊断程序等; 2)应用软件:为解决用户问题编写的程序. 微程序级L0实际机器 机器语言级L1实际机器 操作系统级L2虚拟机 汇编语言级L3虚拟机 高级语言级L4虚拟机 应用语言级L5虚拟机 系统软件
软,硬交界面 硬件 固件 执行方式 应用程序包翻译(用户) 编译/解释程序翻译 (程序员) 汇编程序翻译 (汇编语言程序员) 机器语言程序解释 (操作员) 微指令程序解释 (机器语言程序员) (逻辑设计员) 1 机器语言级:二进制语言是计算机中必不可少的语言. 2 汇编语言级:用符号表示的机器语言. 3关于操作系统: ①OS是管理计算机系统的系统软件; ②OS的若干命令又可视为机器语言指令功能的扩充; ③OS虽已发展成用高级语言编写,但其属服务于高级语言,汇编语言等的功能,并最终用机器语言或微指令程序解释执行的. 4 虚拟机:以软件为主实现的机器. 5 实际机器:由硬件或固件实现的机器. 6 固件:将微程序固化在器件上的硬件. 三,计算机系统结构定义及其属性 一个计算机系统可以看成是由若干机器级组成的,从低层的硬件直到高层的应用程序级,在每一级上都可以定义一个系统结构,而传统的讲,计算机系统结构是指处在软件,硬件之间界面的描述,它反映了计算机系统的外特性. _ 定义一: Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出: 计算机系统结构是程序员所看到的计算机系统的属性,包括概念结构和功能特性.是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义,以及对各级界面上,下进行功能分配,各级都有它自己的系统结构. 定义二: 计算机系统结构主要研究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定 计算机系统由软件,硬件和固器组成,它们在功能上是同等的. 同一种功能可以用硬件实现,也可以用软件或固件实现. 不同的组成只是性能和价格不同. 本课程定义 计算机系统结构或称计算机体系结构(Computer Architecture)是汇编语言程序员所见到的计算机属性,即软,硬件的交界面(是机器语言,汇编语言或编译程序设计者看到的机器物理系统
（全网做比较最全的）计算机组成原理总结及知识网图（点赞 收藏 第一章计算机系统概述 知识网图 冯诺依曼机的特点： 1、计算机硬件系统由运算器、存储器、 控制器、输入设备、输出设备5大部件组成。 2、指令和数据以同等地位存储在存储器 中，并可按地址寻址。 3、指令和数据均用二进制代码表示。 4、指令由操作码和地址码组成。操作码 用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数
在存储器中的位置。 5、指令在存储器内按顺序存放。通常， 指令是顺序执行的，在特定条件下可根据运算 结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6、早期的冯诺依曼机以运算器为中心， 输入/输出设备通过运算器和存储器传送数据。 不同级别的语言： 机器语言: (二进制语言）计算机唯一可以直接识别和执行的语言。 汇编语言：用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码，易于人们记忆和理解。 高级语言：为方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序。 计算机的工作过程： 1、把程序和数据装入主存储器。 2、将源程序转换成可执行文件。 3、从可执行文件的首地址开始逐条执行 指令。 计算机的性能指标： 机器字长：指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。（通常与 CPU的寄存器、加法器有关。 数据通路宽带：指数据总线一次所能并行传送信息的位数（指外部数据总线的宽度，与 CPU内部的数据总线宽度有可能不同） 主存容量：指主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量，也可用字数字 长来表述存储容量。
运算速度 1、吞吐量:指系统在单位时间内处理请求 的数量 2、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所需结果 的等待时间。通常包括CPU时间（运行一个 程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访 问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等 时间） 主频和CPU时钟周期： 1、CPU时钟周期： 2、主频： CPI：执行一条程序所用的时钟周期数 CPU执行时间：指运行一个程序所花费的时间。 CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频=（指令条数CPI)/主频 MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS 第二章数据的表示和运算 知识网图
1．1 概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？ 略。 1．2 你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？ 略。 1．3 试举一个你所熟悉的计算机应用例子。 略。 1．4 计算机通常有哪些分类方法？你比较了解的有哪些类型的计算机？ 略。 1．5 计算机硬件系统的主要指标有哪些？ 答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。 答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。 1．6 什么是机器字长？它对计算机性能有哪些影响？ 答：指CPU一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。 1．7 什么是存储容量？什么是主存？什么是辅存？ 答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。它包括主存容量和辅存容量。 主存指的是CPU能够通过地址线直接访问的存储器。如内存等。 辅存指的是CPU不能直接访问，必须通过I/O接口和地址变换等方法才能访问的存储器，如硬盘，u盘等。 1．8 根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短语只能使用一次。（1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和鼠标。 （2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、测试和控制其他部件的功能。 （3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其中。 （4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和I/O设备做什么的部件。 （5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现相应功能。 （6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。 （7）管理计算机中的资源以便程序在其中运行的程序。 （8）将高级语言翻译成机器语言的程序。 （9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。 （10）计算机硬件与其底层软件的特定连接纽带。 供选择的词或短语： 1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器（CPU） 4、编译器 5、操作系统 6、控制器 7、机器指令 8、台式机或个人计算机 9、主存储器 10、VLSI 答：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2， （6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7
计算机系统结构和计算机组成原理 计算机系统结构和计算机组成原理是计算机科学和技术领域中的两个重要概念。计算机系统结构是指计算机硬件和软件之间的组织和交互方式，而计算机组成原理是指计算机硬件的组成和工作原理。本文将从计算机系统结构和计算机组成原理两个方面进行阐述，深入探讨计算机的工作原理和组成部分。 一、计算机系统结构 计算机系统结构包括硬件和软件两个方面。硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等，而软件部分主要包括操作系统、编译器、应用程序等。 1. 中央处理器(CPU) 中央处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指令和控制计算机的运行。它由控制单元和算术逻辑单元组成。控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元负责进行算术和逻辑运算。 2. 内存 内存是计算机用于存储数据和指令的地方，也称为主存。它分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两种。RAM可以读写数据，而ROM只能读取数据。内存的大小决定了计算机可以存储的数据量。
3. 输入输出设备 输入输出设备用于与计算机进行数据的输入和输出。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，而常见的输出设备有显示器、打印机、音频设备等。输入输出设备通过与计算机系统的接口进行数据传输。 4. 操作系统 操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机的资源。它提供了用户接口、文件管理、内存管理、进程管理等功能。常见的操作系统有Windows、Linux、Mac OS等。 5. 编译器 编译器是将高级程序语言转换为机器语言的软件工具。它将程序源代码进行词法分析、语法分析和语义分析，生成目标代码。常见的编译器有C语言编译器、Java编译器等。 6. 应用程序 应用程序是计算机系统中的具体应用，如文字处理、图像处理、数据库管理等。它们利用计算机系统的硬件和软件资源，完成特定的任务。 二、计算机组成原理
计算机组成原理白中英复习 第一章计算机系统概论 电子数字计算机的分类P1 通用计算机超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机和专用计算机; 计算机的性能指标P5 数字计算机的五大部件及各自主要功能P6 五大部件：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备; 存储器主要功能：保存原始数据和解题步骤; 运算器主要功能：进行算术、逻辑运算; 控制器主要功能：从内存中取出解题步骤程序分析,执行操作; 输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式; 输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式; 计算机软件P11 系统程序——用来管理整个计算机系统 应用程序——按任务需要编制成的各种程序 第二章运算方法和运算器
课件+作业 第三章内部存储器 存储器的分类P65 按存储介质分类： 易失性：半导体存储器 非易失性：磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器 按存取方式分类： 存取时间与物理地址无关随机访问： 随机存储器RAM——在程序的执行过程中可读可写 只读存储器ROM——在程序的执行过程中只读存取时间与物理地址有关串行访问： 顺序存取存储器磁带 直接存取存储器磁盘 按在计算机中的作用分类： 主存储器：随机存储器RAM——静态RAM、动态RAM 只读存储器ROM——MROM、PROM、EPROM、EEPROM Flash Memory 高速缓冲存储器Cache
辅助存储器——磁盘、磁带、光盘 存储器的分级P66 存储器三个主要特性的关系：速度、容量、价格/位 多级存储器体系结构：高速缓冲存储器cache、主存储器、外存储器; 主存储器的技术指标P67 存储容量：存储单元个数M×每单元位数N 存取时间：从启动读写操作到操作完成的时间 存取周期：两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间 ,时间单位为ns; 存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量,位/秒、字节/每秒,是衡量数据传输速率的重要技术指标; SRAM存储器P67 基本存储元：用一个锁存器触发器作为存储元; 基本的静态存储元阵列P68 双译码方式P68 读周期、写周期、存取周期P70 DRAM存储器P70 基本存储元：由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路; 存储原理：所存储的信息1或0由电容器上的电荷量来体现充满电荷：1；没有电荷：0;
计算机组成原理与体系结构的关系与发展 计算机技术的快速发展使得计算机领域涌现了各种新技术和概念， 其中计算机组成原理和计算机体系结构是两个重要的概念。它们之间 存在密切的关系，并共同推动了计算机技术的进步和发展。本文将就 计算机组成原理与体系结构的关系进行探讨，并介绍它们的发展历程。 一、计算机组成原理与计算机体系结构的定义 计算机组成原理是指计算机硬件和软件相互配合，通过逻辑电路和 物理电路来实现计算机的各种功能。它涵盖了计算机硬件的各个组成 部分，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。 计算机体系结构是指整个计算机系统的结构和功能，包括指令集、 数据结构、寄存器等。它描述了计算机硬件和软件之间的接口，决定 了计算机的运行方式和能力。 二、计算机组成原理与计算机体系结构的关系 计算机组成原理和计算机体系结构之间存在密切的关系。计算机组 成原理是计算机体系结构的基础，它决定了计算机的硬件设计和实现 方式。计算机组成原理通过逻辑电路和物理电路来实现计算机的各种 功能，而计算机体系结构则决定了这些功能的运行方式和能力。 具体而言，计算机组成原理包括了计算机硬件的各个组成部分，如 中央处理器、存储器、输入输出设备等。而计算机体系结构则描述了 这些硬件组件之间的协调和相互作用方式。例如，计算机组成原理中
的中央处理器负责执行指令，计算机体系结构则定义了指令集和指令 执行的流程。 另外，计算机组成原理和计算机体系结构的发展也相互促进。计算 机组成原理的发展提供了更高效的硬件设计和实现方式，而计算机体 系结构的发展则需要更高效的硬件支持。两者共同推动了计算机技术 的进步和发展。 三、计算机组成原理与计算机体系结构的发展历程 随着计算机技术的不断发展，计算机组成原理和计算机体系结构也 经历了多个阶段的演变。 1. 第一代计算机（1940s-1950s） 第一代计算机采用了电子管作为主要的电子元件，并使用低级语言 编程。计算机组成原理和计算机体系结构都相对简单，以单一的中央 处理器和存储器为核心。 2. 第二代计算机（1950s-1960s） 第二代计算机采用了晶体管代替了电子管，并引入了汇编语言编程。计算机的规模逐渐扩大，同时也引入了存储器层次结构的概念，提高 了计算机的运行效率。 3. 第三代计算机（1960s-1970s）
计算机组成与系统结构原理 计算机组成与系统结构原理是计算机科学中的重要理论基础，它涉 及到计算机硬件和软件的结构、功能和相互关系。通过深入理解计算 机组成与系统结构原理，可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理，提高计算机系统设计和优化能力。本文将从不同角度探讨计算机组成 与系统结构原理相关的内容。 一、计算机系统结构概述 计算机系统结构是指计算机内部硬件组织的结构，包括中央处理单 元（CPU）、内存、输入输出设备等。计算机系统结构是计算机组成 的基础，决定了计算机的性能和功能。在计算机系统结构中，CPU是 计算机的核心，负责执行程序的指令，而内存则是用于存储程序和数 据的地方。输入输出设备则是用于与外部环境进行信息交互的接口。 二、计算机组成原理 计算机组成原理研究计算机内部各个硬件组件的工作原理和相互关系。其中，CPU是计算机组成的核心部件，也是最为关键的部件之一。CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责控制程序的执行 流程，而算术逻辑单元则负责进行数据运算。除了CPU外，内存、输 入输出设备、总线等也是计算机组成中不可或缺的部分。 三、指令与运算 计算机组成与系统结构原理涉及到指令的执行和运算的过程。指令 是计算机程序的基本单位，计算机通过执行一条条指令来完成各种任
务。指令由操作码和数据两部分组成，操作码表示指令的类型，而数 据则是指令需要操作的内容。计算机通过解码指令，执行相应的操作码，完成指令所需的运算。 四、存储器层次结构 计算机组成与系统结构原理中的存储器层次结构是指计算机内部的 存储器按照速度和容量的大小划分成多个层级，每个层级具有不同的 特性和功能。存储器层次结构的设计可以提高计算机的运行效率和性能。常见的存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。 五、总线与通信 总线是计算机中不同部件之间传输数据和信号的通道，它起到了连 接和协调各个部件的作用。计算机组成与系统结构原理中研究了总线 的结构、传输方式和协议等。通信是计算机系统中不可或缺的一部分，它涉及到计算机与外部环境之间的数据交换和传输。 六、并行处理与分布式系统 并行处理和分布式系统是计算机领域的两个重要技术方向，也是计 算机组成与系统结构原理中的研究内容。并行处理技术通过多个处理 器同时执行任务，提高了计算机的运算速度和处理能力。分布式系统 则是通过多台计算机相互连接和协同工作，实现共享资源和信息传递。 七、计算机系统设计与优化 计算机组成与系统结构原理不仅关注计算机的基本原理和组成，还 包括计算机系统的设计和优化。计算机系统设计需要综合考虑硬件和
一、计算机的工作原理 计算机工作原理是计算机在执行程序时，首先会从存储器中取出指令并加以执行。执行过程中，控制器负责协调运算器、内存、输入和输出设备等各个部件，完成相应的任务。在计算机内部，数据和程序均采用二进制形式表示，这使得计算机可以准确地完成各种任务。 简单来说就是存储和程序控制。 在计算机运行时，它会从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去，直至遇到停止指令。 二、计算机的系统组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合，是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。
计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。 1.计算机硬件系统组成 计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本部分组成： 运算器：也称为算术逻辑单元（ALU），主要负责完成算术运算和逻辑运算。 控制器：作为计算机的指挥系统，控制器主要由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。 存储器：包括内存储器和外存储器，其中内存储器（如RAM）用于临时存储数据和程序，外存储器（如硬盘）则用于长期存储数据和程序。 输入设备：如鼠标、键盘等，用于向计算机输入数据和指令。 输出设备：如显示器、打印机等，用于将计算机处理的结果展示给用户。 2.计算机软件系统由系统软件、支撑软件和应用软件三部分组成。
计算机组成原理和系统结构课后答案 1．1概述数字计算机的发展经过了哪几个代？各代的基本特征是什么？略。 1．2你学习计算机知识后，准备做哪方面的应用？略。 1．3抓举一个你所熟识的计算机应用例子。 略。 1．4计算机通常存有哪些分类方法？你比较介绍的存有哪些类型的计算机？ 略。 1．5计算机硬件系统的主要指标存有哪些？ 答：机器字长、存储容量、运算速度、可配置外设等。答：计算机硬件系统的主要指标有：机器字长、存储容量、运算速度等。 1．6什么就是机器字长？它对计算机性能存有哪些影响？ 答：指cpu一次能处理的数据位数。它影响着计算机的运算速 度，硬件成本、指令系统功能，数据处理精度等。1．7什么就是存储容量？什么就是主存？什么就是辅存？ 答：存储容量指的是存储器可以存放数据的数量（如字节数）。 1 它包括主存容量和辅存容量。 主存所指的就是cpu能通过地址线轻易出访的存储器。例如内存等。辅存所指的就是cpu无法轻易出访，必须通过i/oUSB和地址变换等方法就可以出访的存储器，例如硬盘，u盘等。 1．8根据下列题目的描述，找出最匹配的词或短语，每个词或短 语就可以采用一次。 （1）为个人使用而设计的计算机，通常有图形显示器、键盘和 鼠标。 （2）计算机中的核心部件，它执行程序中的指令。它具有加法、 测试和掌控其他部件的功能。
（3）计算机的一个组成部分，运行态的程序和相关数据置于其 中。 （4）处理器中根据程序的指令指示运算器、存储器和i/o设备做 什么的部件。 （5）嵌入在其他设备中的计算机，运行设计好的应用程序实现 适当功能。 （6）在一个芯片中集成几十万到上百万个晶体管的工艺。（7）管理计算机中的资源 以便程序在其中运行的程序。（8）将高级语言翻译成机器语言的程序。 2 （9）将指令从助记符号的形式翻译成二进制码的程序。（10）计算机硬件与其底层 软件的特定连接纽带。 供选择的词或短语： 1、汇编器 2、嵌入式系统 3、中央处理器（cpu） 4、编译器 5、操作系统 6、控制器 7、机器指令 8、台式机或个人计算机 9、主存储器10、vlsi 请问：（1）8，（2）3，（3）9，（4）6，（5）2，（6）10，（7）5，（8）4，（9）1，（10）7 计算机系统有哪些部分组成？硬件由哪些构成？答：计算机系统硬件系统和软件系统 组成。 硬件由控制器、存储器、运算器、输出设备和输出设备五大部件形成 1．9冯诺伊曼vonneumann计算机的主要设计思想是什么？略。 1．10计算机硬件存有哪些部件，各部件的促进作用就是什么？略。 1．11计算机软件包括哪几类？说明它们的用途。 3 略。 1．12详述计算机系统的多级层次结构的分层理由及各层的功能。略。
1.简述计算机系统 计算机系统是由硬件、软件组成的多级层次结构。 计算机硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。传统上将运算器和控制器称为ＣＰＵ，而将ＣＰＵ和存储器称为主机。 计算机软件是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的本质所在。计算机软件一般分为系统程序和应用程序两大类。系统程序用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途，它包括：(1)各种服务程序，(2)语言类程序，(3)操作系统，(4)数据库管理系统。应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。 2.冯·诺依曼型计算机设计思想、主要特点。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五部分组成。 数据以二进制码表示。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中并按地址顺序执行。 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。 已知X和Y，用变形补码计算X+Y，同时指出运算结 果是否溢出。 (1) X = -10110 Y = -00001 (2) X = 11011 Y = 10101 解：(1) [ｘ]补＝1101010,[ｙ]补＝1111111 [ｘ]补1101010 ＋[ｙ]补1111111 1101001 两个符号位出现“11”,表示无溢出 [X+Y]补= 101001, X+Y = -10111 (2) [ｘ]补＝0011011,[ｙ]补＝0010101 [ｘ]补0011011 ＋[ｙ]补0010101 0110000 两个符号位出现“01”,表示有正溢出。 3.已知X和Y，用变形补码计算X-Y，同时指出运算结果是否溢出。 (1）X = 11011 Y = -11111 (2）X = 10111 Y = 11011 （1）[ｘ]补＝0011011,[ｙ]补＝1100001, [-ｙ]补＝0011111 [ｘ]补0011011 ＋[-ｙ]补0011111 ____________________________ 0111010 两个符号位出现“01”,表示有正溢出。 （2）[ｘ]补＝0010111,[ｙ]补＝0011011, [-ｙ]补＝1100101 [ｘ]补0010111 ＋[-ｙ]补1100101