《计算机组成原理》基本概念

《计算机组成原理》唐朔飞第⼆版_笔记第1章概论1，计算机系统的软硬件概念1）硬件：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、外部设备等。

2）软件：由⼈们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，分为系统软件和应⽤软件。

①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的调度，⾼效运⾏。

它包括：标准程序库、语⾔处理程序（编译程序）、操作系统、、服务程序（如诊断、调试、连接程序）、数据库管理系统、⽹络软件等。

②应⽤软件⼜称应⽤程序，它是⽤户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、实物管理程序。

2、计算机系统的层次结构：1）硬联逻辑级：第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。

2）微程序级：第⼀级是微程序级。

这级的机器语⾔是微指令集，程序员⽤微指令编写的微程序，⼀般是直接由硬件执⾏的。

3）传统机器级：第⼆级是传统机器级，这级的机器语⾔是该机的指令集，程序员⽤机器指令编写的程序可以由微程序进⾏解释。

操作4）系统级：第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，⼀⽅⾯它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另⼀⽅⾯它⼜是传统机器的延伸。

5）汇编语⾔级：第四级是汇编语⾔级，这级的机器语⾔是汇编语⾔，完成汇编语⾔翻译的程序叫做汇编程序。

6）⾼级语⾔级：第五级是⾼级语⾔级，这级的机器语⾔就是各种⾼级语⾔，通常⽤编译程序来完成⾼级语⾔翻译的⼯作。

7）应⽤语⾔级：第六级是应⽤语⾔级，这⼀级是为了使计算机满⾜某种⽤途⽽专门设计的，因此这⼀级语⾔就是各种⾯向问题的应⽤语⾔。

把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的⼯作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作⽤。

3、计算机组成和计算机体系结构1）计算机体系结构：是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。

大学计算机基础计算机组成原理概述计算机组成原理是大学计算机基础领域中的重要课程之一。

它主要涉及计算机硬件和软件的结构、功能和运行原理。

通过学习计算机组成原理，能够深入了解计算机的内部构造，理解计算机的工作原理，为今后深入学习和应用计算机技术打下基础。

一、计算机组成原理概述计算机组成原理是指计算机硬件和软件的组成和运行原理。

硬件包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等各个部件，而软件则是指计算机应用程序和系统软件。

计算机组成原理的研究对象主要是计算机的组成和工作原理，包括计算机的层次结构、指令系统、数据表示和处理、I/O系统等方面。

二、计算机硬件的组成计算机的硬件主要包括中央处理器(CPU)、内存(RAM)、输入设备、输出设备和存储设备等。

其中，中央处理器是计算机的核心，负责执行指令和控制计算机的运行；内存用于存储数据和程序；输入设备用于接收外部信息；输出设备用于展示计算结果；存储设备则用于长期保存数据和程序。

三、指令系统和数据表示指令系统是计算机硬件和软件的桥梁，它定义了计算机可以执行的操作和指令的格式。

数据表示则是计算机用来存储和处理数据的方式，常见的数据表示包括二进制、十进制和十六进制等。

四、中央处理器的工作原理中央处理器是计算机的核心组件，它由运算器和控制器两部分组成。

运算器用于执行算术和逻辑运算，而控制器负责指挥整个计算机系统的工作。

中央处理器通过指令周期来执行指令，包括取指、译码、执行和写回等阶段。

五、内存的层次结构和存储器技术内存是计算机用来存储数据和程序的地方，它具有不同的层次结构和存储器技术。

常见的内存层次结构包括寄存器、高速缓存、主存和辅助存储器等。

而存储器技术则包括静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)等。

六、输入输出系统和外围设备输入输出系统是计算机与外部设备之间的连接桥梁，它负责数据的输入和输出。

外围设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等各种设备，通过输入输出系统与计算机进行数据交换。

计算机组成原理详解计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要基础学科，它研究计算机硬件系统的各个组成部分以及它们之间的相互关系。

本文将以问题-解决的方式，详细阐述计算机组成原理的各个方面。

一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是指计算机硬件系统的组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。

其中，中央处理器负责执行各种计算和控制操作，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于接收外部信号，输出设备用于显示计算结果或向外部发送信号。

二、计算机组成原理的关键技术1. 计算机指令系统计算机指令系统是计算机最基本的工作方式，它由指令集、寻址方式和指令执行流程等构成。

指令集是计算机能够执行的全部指令的集合，不同的计算机体系结构有不同的指令集。

寻址方式是指计算机执行指令时如何找到指令所需的操作数和结果存放的位置。

指令执行流程是指计算机按照指令顺序执行，逐条完成计算任务。

2. 计算机运算方法计算机运算方法包括算术运算和逻辑运算。

算术运算是对数据进行数字计算，包括加法、减法、乘法和除法等。

逻辑运算是对数据进行判断和比较，包括与、或、非和异或等。

计算机通过算术运算单元（ALU）和逻辑运算单元（ALU）来实现这些运算。

3. 计算机存储系统计算机存储系统用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。

主存储器是计算机能够直接访问的存储空间，通常采用随机存储器（RAM）或只读存储器（ROM）。

辅助存储器是主存储器之外的存储设备，例如硬盘、光盘和磁带等。

4. 计算机输入输出系统计算机输入输出系统用于实现计算机与外部设备的数据交换，包括输入设备和输出设备。

输入设备用于将外部数据传输到计算机中，常见的有键盘、鼠标和扫描仪等。

输出设备用于将计算机处理的结果显示或输出到外部，常见的有显示器、打印机和音响等。

5. 计算机控制系统计算机控制系统用于协调和控制计算机系统的各个部件，包括指令控制、时序控制和数据传输控制等。

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本文将从硬件和软件两个方面介绍计算机组成原理的基本概念和相关内容。

1、计算机组成原理的概述 计算机组成原理是研究计算机硬件系统和软件系统如何结合实现计算机功能的一门学科。

它包括计算机硬件的组成结构以及与之相关的软件系统的组成原理。

2、计算机硬件系统的组成结构 计算机硬件系统由中央处理器（CPU）、主存储器、输入输出设备（I/O）和总线等组成。

其中，CPU是计算机的核心，负责执行程序和进行数据处理。

主存储器用于存储程序和数据。

输入输出设备用于与外部设备进行信息交换。

总线是这些硬件组件之间传输数据和信号的通道。

3、计算机硬件系统的功能模块 计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备等功能模块。

运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制计算机的运行，存储器用于存储数据和指令，输入输出设备用于与外部设备进行数据传输。

4、计算机软件系统的组成原理 计算机软件系统由系统软件和应用软件两部分组成。

系统软件是指计算机操作系统和系统工具软件，它们管理和控制计算机的硬件资源，提供基础的运行环境。

应用软件是指在计算机上运行的各种具体应用程序，如办公软件、娱乐软件等。

5、计算机指令的执行过程 计算机指令的执行过程包括取指令、译码、执行和访存等阶段。

取指令阶段是从主存储器中读取指令，并将其送入控制器。

译码阶段是将指令中的操作码转换为控制信号，控制器根据控制信号控制硬件模块的工作。

执行阶段是根据指令进行计算、逻辑运算等操作。

访存阶段是从主存储器中读取数据或向主存储器中写入数据。

6、计算机的层次结构 计算机的层次结构分为硬件层次和软件层次。

硬件层次包括门电路、组合逻辑电路、顺序逻辑电路、微程序控制器和指令系统等。

软件层次包括机器语言、汇编语言、高级语言、操作系统和系统工具等。

7、计算机性能的评价指标 计算机性能的评价指标包括执行时间、吞吐量和响应时间等。

计算机组成原理目录
一、基本概念和术语
1.计算机组成原理概述
2.计算机硬件和软件的关系
3.信息的表示和处理
4.计算机的运行原理
二、数字逻辑电路基础
1.布尔代数和逻辑门
2.组合逻辑电路
3.时序逻辑电路
4.存储器和寄存器
三、计算机的指令系统和运算
1.指令的表示和执行
2.数据的表示和运算
3.控制逻辑和控制单元
四、存储器和存储器层次结构
1.存储器的分类和特性
2.主存储器和辅助存储器
3.存储器的层次结构和存取方法
4.存储器的高速缓存和虚拟存储器
五、输入和输出设备
1.输入和输出设备的分类和特性
2.输入设备的接口和数据采集
3.输出设备的接口和数据显示
4.输入输出设备的控制和通信
六、总线和通信
1.计算机系统中的总线
2.总线的分类和特性
3.总线的传输方式和速度
4.总线的控制和仲裁
七、处理器的结构和设计原理
1.处理器的功能和组成
2.数据通路和控制单元的设计
3.内部寄存器和处理器的运行状态
4.处理器的性能评价和优化技术
八、计算机体系结构和指令集
1.计算机的级别和体系结构
2.CISC和RISC的比较
3.指令集的设计和实现
4.多核处理器和并行计算
九、系统总线和I/O设备接口
1.系统总线的结构和功能
2.总线的控制和仲裁机制
3.I/O设备的接口和通信
4.DMA和中断处理机制
十、计算机性能评价和提高技术
1.计算机性能的度量和评价
2.程序的优化和并行化技术
3.存储器层次结构的优化
4.编译器的优化技术。

计算机组成原理考研大纲摘要：一、计算机组成原理基本概念1.计算机的功能与组成2.计算机的工作过程与性能指标二、数制与编码1.数制的基本概念2.常用的数制及其转换3.编码方式三、计算机系统硬件组成1.中央处理器2.存储器3.输入输出设备四、计算机系统的工作原理1.指令集与指令执行2.程序的执行过程3.中断与异常处理五、计算机的性能优化1.处理器性能优化2.存储器性能优化3.输入输出设备性能优化正文：计算机组成原理是计算机专业中的一门基础课程，主要涉及计算机的功能、组成、工作过程、性能指标等方面的内容。

在考研大纲中，计算机组成原理通常包括以下几个方面的内容：一、计算机组成原理基本概念计算机组成原理首先需要了解计算机的功能和组成。

计算机的功能主要包括数据处理、逻辑运算、控制等，而计算机的组成则包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。

此外，还需要了解计算机的工作过程和性能指标，如CPU 的主频、运算速度、缓存大小等。

二、数制与编码数制是计算机中数据表示的基础，常用的数制有二进制、十进制、十六进制等。

编码方式包括原码、反码、补码等，用于表示有符号整数。

三、计算机系统硬件组成计算机系统的硬件组成包括中央处理器、存储器和输入输出设备。

中央处理器是计算机的核心，负责执行各种指令和操作。

存储器用于存储程序和数据，包括内存和外存。

输入输出设备则负责与外部设备进行数据交换。

四、计算机系统的工作原理计算机系统的工作原理包括指令集与指令执行、程序的执行过程和中断与异常处理。

指令集是计算机能够识别和执行的指令集合，指令执行则是将指令集中的指令转换为计算机能够执行的操作。

程序的执行过程则涉及程序的编译、链接、加载和执行等步骤。

中断和异常处理则是计算机在执行过程中，对各种异常情况的处理。

五、计算机的性能优化计算机的性能优化主要涉及处理器性能优化、存储器性能优化和输入输出设备性能优化。

处理器性能优化包括提高主频、缓存大小等；存储器性能优化包括提高内存带宽、延迟等；输入输出设备性能优化包括提高磁盘读写速度、显卡性能等。

计算机专升本中的计算机组成原理计算机专升本是指在已经获得专科学历的基础上，进一步学习计算机相关专业知识，提升学历层次的过程。

在计算机专升本的学习过程中，计算机组成原理是一个重要的学科，它涉及计算机硬件的各个方面，对于理解和应用计算机技术都具有重要的意义。

一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是计算机科学与技术的一门基础学科，它研究计算机硬件系统的结构、功能和工作原理。

计算机由中央处理器、存储器、输入输出设备和系统总线等组成，而计算机组成原理就是研究这些组成部分的结构和相互配合的原理，以及它们在计算机系统中的工作方式。

二、计算机的基本组成部分1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心，它负责执行指令和进行数据处理。

CPU由运算器、控制器和寄存器组成，运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，寄存器用于存储数据和指令的临时存储。

2. 存储器存储器用于存储计算机的指令和数据，分为主存储器和辅助存储器。

主存储器是计算机与外部存储器之间进行数据交换的媒介，它有时也被称为内存或随机存储器（RAM）。

辅助存储器包括硬盘、光盘、磁带等，用于长期储存大量的数据。

3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外部环境的信息交换。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备包括显示器、打印机、音箱等。

输入输出设备的作用是将人类的信息输入到计算机中，并将计算机处理后的结果输出给人类。

4. 系统总线系统总线是计算机各个部件之间传输信息的通道。

它包括数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据和指令，地址总线用于传输存储器地址，控制总线用于传输指令控制信号。

系统总线起到连接和协调各个部件的作用，使得它们能够相互通信和协同工作。

三、计算机组成原理的重要性和应用1. 理解计算机内部工作原理学习计算机组成原理可以让我们深刻理解计算机内部各个组成部分的功能和相互关系，从而更好地了解计算机是如何工作的。