《计算机组成原理和系统结构》

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。

系统软件：系统软件是由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成的，主要功能包括启动计算机、存储和加载应用程序、对文件进行排序和检索、将程序语言翻译成机器语言等。

系统软件可以看作用户与计算机的接口，它为应用软件和用户提供了控制和访问硬件的手段，这些功能主要由操作系统完成。

计算机组成原理(本 全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。

计算机体系结构和计算机组成原理
计算机体系结构和计算机组成原理是计算机科学中非常重要的
两个概念。

计算机体系结构是指计算机硬件和软件组成的总体结构，包括计算机的指令集、寄存器、内存、I/O系统、中断等。

计算机组成原理则是指计算机硬件各部件的组成及其工作原理，包括CPU、存储器、输入输出设备、总线等。

在计算机科学的学习过程中，计算机体系结构和计算机组成原理是非常重要的基础课程。

通过学习计算机体系结构和计算机组成原理，可以帮助学生掌握计算机硬件和软件的基本概念和工作原理，了解计算机系统的组成和运行机制，深入理解计算机体系结构、算法和数据结构等概念，从而为后续的计算机科学学习打下坚实的基础。

在实际应用中，计算机体系结构和计算机组成原理也具有非常重要的作用。

了解计算机体系结构和计算机组成原理，可以帮助工程师更好地设计和优化计算机系统，提高计算机系统的性能和可靠性，从而更好地满足用户的需求。

总之，计算机体系结构和计算机组成原理是计算机科学中非常重要的两个概念，其重要性不言而喻。

对于计算机科学的学生和从事相关工作的人士来说，深入学习和理解计算机体系结构和计算机组成原理是非常必要的。

- 1 -。

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。

《计算机组成与系统结构》课程考试试卷( A 卷) 本试卷适用专业 ：计科、网络、物联、软工 年级 ： 考试时间：110分钟 考试方式： 闭卷 一、 单项选择题（每小题1分，共10分） 1．用于直接给出内存地址寻找内存中操作数的寻址方式称为______寻址。

A. 直接 B. 间接 C. 寄存器直接 D. 寄存器间接 2．______可区分存储单元中存放的是指令还是数据。

A ．用户 B ．运算器 C ．存储器 D ．控制器 3．系统总线中地址线的功用是 。

A. 用于指定主存单元和I/O 设备接口电路的地址 B. 用于传送主存物理地址和逻辑地址 C. 用于选择进行信息传输的设备 D. 用于选择主存单元 4．某计算机字长是16位，它的存储容量是512KB ，按字编址，它的寻址范围是______。

A ．128K ；B ．256K ；C ．256KB ；D ．128KB 。

5．在小数定点机中，下述第______种说法是正确的。

A ．原码和反码不能表示 -1，补码可以表示 -1 B ．三种机器数均可表示 -1 C ．三种机器数均可表示 -1，且三种机器数的表示范围相同 D ．三种机器数均不可表示 -1 6．相对寻址方式中，操作数的有效地址是______。

A ．基址寄存器内容加上形式地址（位移量） B ．程序计数器内容加上形式地址 C ．变址寄存器内容加上形式地址 D ．以上都不对 7．一个节拍信号的宽度是指______。

A ．存储周期 B ．时钟周期 C ．机器周期 D ．指令周期 8．将微程序存储在EPROM 中的控制器是______控制器。

A ．硬布线 B ．毫微程序 C ．静态微程序 D ．动态微程序 9．地址总线的宽度由总线的 定义。

A. 功能特性B. 电气特性C. 物理特性D. 时间特性10．三种集中式总线控制中，______方式对电路故障最敏感。

A ．以下都不对B ．计数器定时查询C ．独立请求D ．链式查询二 填空题（每小题3分，共15分）1．存储器和CPU 连接时，要完成______的连接、______的连接和______的连接，方能正常工作。

216 − 1
（2） 原码表示的定点整数：1，111…11~0，111…11 即 − ( 215 − 1) ~ 215 − 1 （3） 补码表示的定点整数：1，00…000~0，111…11 即 − 215 ~ 215 − 1 （4） 补码表示的定点小数：1.00…000~0.111…11 即 − 1 ~ 1 − 2 −15 （5） 非规格化浮点数： N = M × R E 阶码（8 位移码） 最大数= (1 − 2 −7 ) × 2 2
1 1
1 1
1 1
1 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
最高端8K ROM
128K 的 RAM 区由
128 K × 16bit = 8 × 2 = 16片 SRAM 芯片构成；分为 8 组，组与组之间 16K × 8bit
进行字扩展；每个组内有 2 片进行位扩展。
8448字 132块 = 132 ，即主存的第 0~8447 字位于连续的 132 块内。 5 = 商4余 4 ，因此这 64字 2 块
132 块连续分布在第 0~4 大组内，其中在第 4 大组中只有 4 块。
第 0大 组 共 32 块
第 1大 组
…
5
… … …
…
第 2大 组
第 3大 组
第 4大 组 4块
《运算器》
P101
3.3 写出下列各数的原码、反码和补码，机器数长度为 8 位： 真值 二进制真值 原码 反码 0，0000000 0，0000000 （1）0 0000000 1，0000000 1，1111111 （2）-127 －1111111 1，1111111 1，0000000 －0.1000000 －0.0010011 1100100 0.010111 1.1000000 1.0010011 0，1100100 0.0101110 1.0111111 1.1101100 0，1100100 0.0101110

(6)Which of the following methods is used to increase the number of processes sharin g the CPU？( ) C）Swapping D）Workincheduler
(7) Which of the following statements describe(s) the properties of as a purely segmented memory system? ( )
postindexing, EA =
《计算机组成原理与系统结构》模拟题集
电子信息工程学院
12) Before transferring control to the interrupt handler routine, the processor must save context of current program. The content that must be saved contains: ,
4) Although there are many different bus designs, any bus lines can be classified into three function groups. According to this viewpoint, the three kinds of bus are , and control bus. parameter. It
In the Cache-Memory system, several replacement algorithms have been tried. If the line that has been in the cache longest with no reference to it is replaced, the replacement algorithm is . If the line that has been in the longest is . If the line that has experienced .

《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。

通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。

1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。

二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。

2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。

2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。

2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。

2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。

三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。

3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。

3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。

四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。

4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。

五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。

5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。

5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。

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程序执行过程Figure 4:CPU先读取一条指令；在CPU分析或解码指令；从存储器中读出这条指令所需的所有数据。

第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。

它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。

(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。

《计算机组成原理》总结完整版《计算机组成原理》学科复习总结★第⼀章计算机系统概论本章内容：本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的⼀些主要指标等需要掌握的内容：计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标本章主要考点：概念1、当前的CPU由哪⼏部分组成？控制器、运算器、寄存器、cache (⾼速缓冲存储器)2、⼀个完整的计算机系统应包括哪些部分？配套的硬件设备和软件系统3、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪⼏部分组成？它们之间有何联系？计算机硬件是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。

主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输⼊设备和输出设备五⼤组成部分。

软件是计算机程序及其相关⽂档的总称，主要包括系统软件、应⽤软件和⼀些⼯具软件。

软件是对硬件功能的完善与扩充，⼀部分软件⼜是以另⼀部分软件为基础的再扩充。

4、冯·诺依曼计算机的特点●计算机由运算器、存储器、控制器、输⼊设备和输出设备五⼤部件组成●指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访●指令和数据⽤⼆进制表⽰●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●指令在存储器内按顺序存放●机器以运算器为中⼼，输⼊输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成5、计算机硬件的主要技术指标●机器字长：CPU ⼀次能处理数据的位数，通常与CPU 中的寄存器位数有关●存储容量：存储容量= 存储单元个数×存储字长；MAR（存储器地址寄存器）的位数反映存储单元的个数，MDR（存储器数据寄存器）反映存储字长主频吉普森法●运算速度MIPS 每秒执⾏百万条指令CPI 执⾏⼀条指令所需的时钟周期数FLOPS 每秒浮点运算次数◎第⼆章计算机的发展及应⽤本章内容：本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应⽤。

VS
挑战
在计算机组成原理的发展过程中，面临着 许多挑战和问题，如处理器的性能和功耗 问题、存储器的速度和容量问题、系统的 可靠性和安全性问题等。这些问题需要不 断研究和探索，以推动计算机组成原理的 持续发展。
THANKS
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解释定点数与浮点数的表示方法，包括整数和实数的表示。
逻辑代数基础
1 2
逻辑变量与逻辑函数
引入逻辑变量和逻辑函数的概念，为后续的逻辑 运算打下基础。
基本逻辑运算
介绍与、或、非三种基本逻辑运算及其性质。
3
复合逻辑运算
阐述其他复合逻辑运算，如异或、同或等。
逻辑门电路
基本门电路
01
介绍与门、或门、非门等基本门电路的工作原理及实现。
01
03 02
I/O接口的功能和基本结构
数据传输寄存器
命令/状态寄存器
控制逻辑电路
I/O控制方式
优点
控制简单，易于实现
缺点
CPU利用率低，实时性差
I/O控制方式
优点
提高了CPU的利用率，实时性较好
缺点
中断次数多，开销大，数据丢失问题
I/O控制方式
优点
数据传输速度快，CPU干预少
缺点
需要专门的DMA控制器，硬件开销大
指令的执行过程
取指周期
从内存中读取指令，并放入指令 寄存器IR中。
中断周期
在执行过程中，如果出现中断请 求，则进入中断周期，保存现场 信息，并转向中断服务程序。
分析周期
对取回的指令进行分析，确定指 令的操作性质和操作数地址。
执行周期
根据分析结果，执行相应的操作 ，如算术运算、逻辑运算、数据 传输等。

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。

计算机组成原理与体系结构是计算机科学领域中最重要的一个主题，在计算机发展的历史上，它扮演了重要的角色。

计算机组成原理是指计算机系统的各种硬件组成部分的实现原理，而计算机体系结构则是指执行计算机指令所涉及的各种数据、功能和控制方法的总体结构框架。

在本文中，我们将会分别探究的相关知识。

一、计算机组成原理计算机组成原理是计算机科学的重要分支，它关注的是计算机系统的硬件构成和实现原理。

计算机系统可以看作是由多个硬件组成的，每个硬件都有其对应的作用，各个硬件间通过总线相连，并通过指令系统进行协调，从而实现计算机的各项功能。

计算机硬件主要由以下部分组成：1.中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)是计算机最重要的组成部分之一。

它是负责执行计算机指令的中央控制单元。

它由算数逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)和寄存器组成。

其中，ALU是负责执行算术运算和逻辑运算的部件，CU则用于解释指令和控制计算机中其他组件的操作，寄存器则用于存储数据和地址。

CPU的速度直接影响到计算机的性能。

2.随机存储器(RAM)随机存储器(RAM)是计算机的一种内部存储器，它可以快速存取数据，并提供给CPU进行计算。

RAM的速度比磁盘等外部存储器快得多，但其容量较小。

在计算机中，RAM被操作系统用于存储运行中的程序和数据。

3.输入/输出(I/O)设备输入/输出(I/O)设备用于数据的输入和输出，例如鼠标、键盘、显示器、打印机、网络接口卡等。

I/O设备一般连接在计算机系统的外围，通过总线与CPU进行通信。

4.存储器层次结构存储器层次结构指不同容量和速度的存储器组成的存储系统。

存储器数据的读取速度从cpu到高速缓存(l1、l2)到主存，最后到硬盘。

其中的理念是：越靠近CPU的存储容量越小，但速度越快，越靠外层的存储容量越大，但速度越慢。

5.总线总线是计算机系统各个部件之间传递信息的通道。

计算机中常用的总线有地址总线、数据总线和控制总线。

二、计算机体系结构计算机体系结构是一种规范，它决定了计算机的指令集、数据类型、寄存器的种类和数量、内存的寻址方式、I/O的方式、中断的处理方式等。

Intel 8086: 16位
Intel 80386,80486, pentium：32位
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13
1计算机的组成
1.1中央处理器 1.2存储体系 1.3主板主要部件 1.4系统总线 1.5输入设备 1.6输出设备
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中央处理器（ CPU ）
包含运算器和控制器
能够高速地进行算术运算和逻辑运算 负责对输入信息进行各种处理的部件 一台计算机中有多个处理器，它们各有其不
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指令和指令系统基本概念
计算机指令系统的“兼容性”问题
由于每种类型的CPU都有自己的指令系统， 因此，某一类计算机的可执行程序代码未必 能在其他计算机上运行。
同一公司的CPU产品通常“向下兼容”—— 新型号的处理器在旧型号处理器指令系统基 础上进行扩充。
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指令执行过程
（1）CPU的控制器从存储器读取一条指令并放 入指令寄存器。
（2）指令寄存器中的指令经过译码，决定该 指令应该进行何种操作、操作数在哪里。
（3）根据操作数的位置从存储器取得操作数。
……→
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27
指令执行过程
（4）运算器按照指令操作码的要求，对 操作数完成规定的运算处理，并根据运 算结果修改或设置处理器的一些状态标 志。
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中央处理器（ CPU ）
超标量结构
为了加快CPU中指令的处理速度，CPU在执 行当前指令的同时，可以使用指令预取部件 提前向主存或快存去取出一些准备要执行的 指令。CPU采取“流水线”式的工作方式和 结构，实现了“超标量结构”。
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19
中央处理器
并行处理和多处理器系统

[模拟] 计算机组成原理与系统结构选择题第1题：关于计算机体系结构及其分类，有下述说法：①Flynn分类法根据指令流和数据流的多倍性对计算机体系结构进行分类。

②除了Flynn分类法之外，冯泽云还提出用最大并行度对计算机体系结构进行分类。

③计算机系统结构所解决的问题是计算机系统总体上、功能上需要解决的问题，而计算机组成要解决的是逻辑上如何具体实现的问题。

④所有计算机系统都基于冯·诺依曼结构。

其中，正确的说法有______。

A.①②③B.②③④C.①②③④D.①②④参考答案：A计算机系统结构所解决的问题是计算机系统总体上、功能上需要解决的问题，而计算机组成要解决的是逻辑上如何具体实现的问题。

例如，指令系统的确定属于计算机体系结构范畴，而指令的具体实现则属于计算机组成范畴，主存容量及编址方式的确定属于计算机体系结构范畴，而如何构成主存则属于计算机组成范畴。

有许多方法对计算机系统结构进行了分类，除了Flynn分类法之外，还有其它的分类方法，例如，冯泽云提出用最大并行度对计算机体系结构进行分类。

另外，可按照程序流程机制将计算机体系结构分为以下三类： (1)控制流计算机。

这是通常见到的计算机，使用程序计数器(PC)来确定下一条指令的地址。

指令程序流由程序员直接控制，其主存是共享的，存储区可以被多指令修改，容易产生数据相关性，对并行性不利。

(2)数据流计算机。

在冯·诺依曼体系中是指令流驱动的，而数据流则是处于被动地位的，这看起来合理，但在某些时候也不尽然。

相对的是数据流驱动，即一旦数据准备好，则立即开始执行相关的指令，非冯·诺依曼体系仍然在探索中，但对冯·诺依曼体系的改良也有相当好的成果，即流水线技术和并行计算机。

在数据流计算机中，数据不在共享的存储器中，而是在指令间传送，成为令牌。

当需要使用该数据的指令收到令牌，开始执行之后，该令牌即消失，执行的指令将执行的结果数据当做新的令牌发送。