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计算机系统组成与层次结构解析计算机系统是由各个组成部分相互协作而形成的，它是一个复杂而庞大的系统。
计算机系统的组成主要包括硬件系统、操作系统和应用软件，并按照一定的层次结构来组织和管理。
本文将对计算机系统的组成和层次结构进行深入解析。
一、硬件系统1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行各种命令和控制计算机的运行。
CPU主要由控制单元和算术逻辑单元组成，通过控制单元对外部输入进行解析和判断，并指挥算术逻辑单元进行数据处理和运算。
2. 存储器存储器用来存储计算机的指令和数据，分为主存和辅助存储器两种。
主存储器是计算机运行时的临时存储空间，辅助存储器则用于永久性地存储大量的数据和程序。
3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外界进行数据交换。
常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等，输出设备则包括显示器、打印机和声音播放器等。
二、操作系统操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和调度计算机的各个硬件资源，提供公共服务和接口。
操作系统的功能包括进程管理、文件管理和存储管理等。
1. 进程管理操作系统通过进程管理来管理计算机上运行的各个程序。
它负责分配和回收计算机的处理器资源，并确保各个进程按照优先级合理地运行。
2. 文件管理文件管理是操作系统负责管理计算机上的文件和目录结构。
它提供了文件的创建、读取、写入和删除等功能，并通过文件系统来组织和存储文件。
3. 存储管理存储管理是操作系统负责管理计算机存储器的一项重要任务。
它负责为进程和文件分配空间，并进行存储空间的回收和整理。
三、应用软件应用软件是计算机系统的最高层次，它通过操作系统提供的接口与硬件进行交互，并为用户提供各种功能和服务。
1. 办公软件办公软件包括文字处理软件、电子表格软件和演示文稿软件等，它们为用户提供了创建、编辑和展示各种办公文档的功能。
2. 图形图像处理软件图形图像处理软件主要用于编辑和处理图形和图像。
它们提供了各种绘图和编辑工具，使用户能够创建和修改各种类型的图形和图像。
计算机硬件组成计算机硬件组成包括中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等。
一、中央处理器中央处理器是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
它由运算器、控制器、寄存器等组成。
二、内存储器内存储器是计算机的内部存储器，用于存储程序和数据。
它分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。
三、外存储器外存储器是计算机的外部存储器，用于存储大量的数据和程序。
它包括硬盘、软盘、光盘、U盘等。
四、输入设备输入设备是计算机的输入装置，用于将用户输入的数据转换成计算机可以识别的二进制代码。
它包括键盘、鼠标、扫描仪等。
五、输出设备输出设备是计算机的输出装置，用于将计算机处理的结果转换成用户可以识别的形式。
它包括显示器、打印机、音响等。
计算机硬件组成包括中央处理器、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，这些部件协同工作，使得计算机能够实现各种复杂的功能和应用。
计算机硬件的组成计算机硬件系统由输入设备、输出设备、中央处理器、内存、硬盘和芯片组等部分组成。
1、输入设备：输入设备是用来输入数据和命令到计算机中的设备，例如键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。
2、输出设备：输出设备是用来显示或输出数据到计算机外部设备的设备，例如显示器、打印机、音响等。
3、中央处理器：中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
4、内存：内存是计算机的临时存储器，它用于存储当前正在处理的数据和程序。
5、硬盘：硬盘是计算机的主要存储设备，它用于存储计算机系统和数据。
6、芯片组：芯片组是计算机的核心芯片，它由处理器、内存控制器和其他设备控制器组成，负责协调各个部件之间的通信。
计算机硬件系统的组成决定了计算机的性能和功能。
不同类型的计算机有不同的硬件组成，但它们的基本原理是相同的。
了解计算机硬件的组成有助于更好地使用和维护计算机。
计算机硬件组成教案教学目标：1、让学生了解计算机的基本硬件组成。
计算机组成与体系结构计算机组成与体系结构是计算机科学中的重要理论基础之一。
它涉及到计算机硬件架构、逻辑设计和计算机内部各组件之间的相互关系。
本文将从计算机的组成和体系结构的概念入手，深入讨论计算机内部各组件的功能和相互连接的方式，同时介绍计算机的工作原理和性能优化。
一、概念解析在介绍计算机组成与体系结构之前，首先需要澄清它们的定义。
计算机的组成是指计算机硬件部件的构成和相互连接方式，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
而计算机的体系结构则是指计算机的功能与数据的表示方式，包括指令集体系结构（Instruction Set Architecture，ISA）和处理器微体系结构（Microarchitecture）。
二、计算机组成1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心，负责执行指令和进行运算。
它由运算器和控制器组成，其中运算器用于执行各类算术和逻辑运算，而控制器则负责解析和执行指令。
CPU中的寄存器用于存储指令和数据。
2. 存储器存储器用于存储指令和数据，是计算机的内部存储设备。
常见的存储器包括内存（主存）和硬盘（辅助存储器）。
内存用于暂时存储正在执行的程序和数据，而硬盘则用于永久存储程序和数据。
3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外部世界的信息交换。
常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪，而输出设备包括显示器、打印机和音频设备。
输入输出设备通过接口与计算机主机相连接。
三、计算机体系结构1. 指令集体系结构（ISA）指令集体系结构定义了处理器与软件之间的接口，包括指令的类型、寻址方式和编码方式。
常见的ISA有x86、ARM和MIPS等。
ISA的选择和设计对计算机的性能和运行效率有很大影响。
2. 处理器微体系结构（Microarchitecture）处理器微体系结构是指处理器内部的设计和实现方式，包括流水线、超标量、乱序执行等技术。
微体系结构的优化可以提高处理器的性能和执行效率，比如增加缓存、优化指令调度算法等。
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，鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。
中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
组成原理与计算机体系结构计算机是一个非常复杂的系统，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。
那么，计算机是如何诞生的呢？它的组成原理又是什么呢？本文将为大家介绍计算机的组成原理和体系结构，希望能够帮助大家更好地理解计算机。
一、计算机的组成原理计算机是由许多不同的部件组成的，这些部件需要相互配合才能正常工作。
计算机的主要组成部分包括：中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、硬盘、输入设备和输出设备等。
下面将分别介绍这些部件。
1、中央处理器中央处理器是计算机的“大脑”，它负责处理所有的指令和数据。
中央处理器包括两个重要的部分：控制单元和算术逻辑单元。
控制单元的主要功能是从内存中取出指令并执行它们，而算术逻辑单元则是负责执行各种算数和逻辑运算。
2、随机存储器随机存储器是计算机的内存，它用于暂时存储数据和指令。
随机存储器的容量和速度非常重要，它们直接影响计算机的性能。
3、硬盘硬盘是计算机的主要存储设备，它用于长期存储数据和程序。
硬盘的容量随着技术的发展而不断增加，目前最大的硬盘容量已经达到数十TB。
4、输入设备和输出设备输入设备和输出设备也是计算机的主要组成部分。
输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、喇叭等。
二、计算机体系结构计算机体系结构是计算机硬件和软件之间的接口，它描述了计算机的组成和运行方式。
计算机体系结构包含两个层次：指令集体系结构和微体系结构。
下面将分别介绍这两个层次。
1、指令集体系结构指令集体系结构是计算机处理器和编译器之间的接口。
它定义了计算机所支持的指令集以及这些指令的语法和语义。
指令集体系结构包含许多方面，比如地址模式、数据类型、寄存器、中断和异常等。
2、微体系结构微体系结构是计算机处理器内部的设计，它描述了如何实现指令集体系结构。
微体系结构包括处理器中的电路、指令流水线、分支预测、缓存和总线等。
三、计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展经历了几个重要的阶段。
计算机组成与系统结构计算机组成与系统结构是计算机科学中的重要领域，涉及计算机硬件和软件的设计、实现和优化。
本文将探讨计算机组成与系统结构的基本概念、原理和应用。
一、概述计算机组成与系统结构是指将计算机硬件和软件组织在一起以实现特定功能的过程。
它关注计算机系统中各个部分的功能、结构和相互关系。
计算机组成与系统结构的目标是实现高性能、高可靠性和可扩展性的计算机系统。
二、计算机组成1. 中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
它由控制器和运算器组成。
控制器负责解析和执行指令，而运算器负责执行算术和逻辑操作。
2. 存储器存储器用于存储程序和数据。
常见的存储器包括内存（Random Access Memory，简称RAM）和磁盘存储器。
内存是计算机中主要的工作存储器，用于临时存储程序和数据。
磁盘存储器则用于长期存储大量数据。
3. 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行交互。
常见的输入设备包括键盘、鼠标和触摸屏，而输出设备包括显示器和打印机。
输入输出设备通过与计算机的接口进行数据传输。
三、系统结构1. 单处理器系统单处理器系统是指只有一个中央处理器的计算机系统。
它具有简单的结构和较低的成本，但处理能力有限。
在单处理器系统中，任务按照顺序执行，无法并行处理多个任务。
2. 多处理器系统多处理器系统是指具有多个中央处理器的计算机系统。
多处理器系统能够并行处理多个任务，提高计算能力和系统吞吐量。
多处理器系统可以进一步划分为对称多处理系统和非对称多处理系统。
3. 分布式系统分布式系统是指由多个计算机连接而成的系统。
在分布式系统中，计算机之间通过网络进行通信和协同工作。
分布式系统具有高可靠性和可扩展性，能够处理大规模的计算和存储任务。
四、应用领域计算机组成与系统结构的理论和技术在各个领域得到广泛应用。
例如，在超级计算机中，通过结合多个处理器和存储器单元，可以实现高性能的科学计算；在嵌入式系统中，通过优化计算机硬件和软件的结构，可以实现低功耗和高效率的计算。
计算机的基本概念快速的向用户返回计算结果是编写一个成功的软件中的关键部分.操作系统是用户程序和硬件的接口,它提供许多服务和管理功能.其中,最重要的功能有:1)处理基本输入输出操作;2)分配存储空间和内存;3)为多个程序同时使用计算机提供支持.系统软件提供公共服务,包括操作系统,编译器,汇编器;编译器:将高级语言语句翻译成汇编语言语句的程序.任何计算机的底层硬件都执行着同样的基本功能:输入数据,输出数据,处理数据和存储数据. 计算机的五个经典组成部分是输入,输出,存储器,数据通路以及控制器,后两个我们有时合称为处理器.有些设备即向计算机提供输入也接受输出,例如:网络和硬盘.光电式鼠标取代机电式鼠标再次例证了一个普遍现象:电子设备成本的下降和可靠性的提高促使电子方案取代旧的机电方案.动态随机存储器(DRAM):集成电路式存储器,可以随机访问任何单元;高速缓存(cache:一块小容量高速存储器,作为大容量存储器的缓冲区.高速缓存使用了不同的内存技术—静态随机存储器(SRAM).SRAM更快但集成度低,因此也就比DRAM更贵些.内存(memory):正在运行着的程序以及其所需的数据所驻留的存储介质;易失性存储器:持续供电才能保存数据的存储设备,如DRAM.内存是易失性存储器.摩尔定律:晶体管容量没18~24个月就会翻一倍.硬件设计中的四个基本准则:1)简单源自规整;2)越少越快;3)加快执行常用操作;4)好的设计需要合适的折衷.当前的计算机构造基于两个关键性原则:1)指令以数据形式表示;2)和数据一样,程序存储在存储器中,并且可以读写.CPU与指令集(Instruction Set)1.什么是CPU ？电脑的核心！CPU (Central Process Unit)中央处理器2.CPU的主要工作是什么?执行一串指令.3.指令:CPU能执行的最基本的操作单元譬如说：两个整数相加、相减4.不同的CPU=>指令集不同。
5.某个特定CPU所实现的指令集称为指令集结构Instruction Set Architecture (ISA).a)例: Intel 80x86 (Pentium 4), IBM/Motorola PowerPC (Macintosh), ARM, Intel IA64RISC思想(精减指令集)指令集更小，更简单, 从而能有效构建更快硬件.由软件通过组合简单运算来完成复杂运算.为什么MIPS，而不是 Intel的X86?1.MIPS简单，漂亮。
不希望大家被一些细节所困扰（只见树木，不见森林）;2.MIPS广泛应用于嵌入式系统,x86很少应用嵌入式系统, 而嵌入式计算机比PCs机多很多;3.中国芯？龙芯I代, II代（95%MIPS）,获得MIPS授权.*寄存器registers与高级语言不同（如C或Java）, 汇编语言不能使用变量为什么呢? 让硬件简单一些汇编语言的操作数是寄存器registers寄存器位于计算机硬件的某个特殊位置，数量有限操作只能在寄存器上进行!MIPS寄存器数量：32个为什么?越小(少?)越快——Smaller is faster优点:由于寄存器在硬件中, 其访问速度非常快(10亿分之一秒——1 billionth of a second) 缺点:由于寄存器在硬件中, 其数量有上限——32个变量多于32个怎么办？放在核心硬件外面，用的时候拿进来效率问题如果不是太多：仔细编写代码来高效使用寄存器A=3 B=4 C=A+B D=A-B E=C*D F=C/D 使用6个A=3 B=4 C=A+B D=A-B A=C*D B=C/D 使用4个A=3 B=4 C=A+B A=C-B A=C-B B=C/A A=C/A 使用3个每个MIPS寄存器是 32位宽在MIPS中我们将32位组织在一起，称为字word寄存器编号：0 到 31每个寄存器可通过编号和名字来指定通过编号指定:$0, $1, $2, … $30, $31C语言(其他大多数高级语言也一样)中，变量首先要声明并给定一个类型例如:int fahr, celsius;char a, b, c, d, e;每个变量只能表示其所声明的类型的值 (不能混用及比较int型和char型变量).在汇编语言中, 寄存器没有类型; 运算（符）决定如何处理寄存器，即运算（符）确定寄存器内容的数据类型.*例1:a = b + c + d - e;(注意理解)add $t0, $s1, $s2 # temp = b + cadd $t0, $t0, $s3 # temp = temp + dsub $s0, $t0, $s4 # a = temp-e例2:f = (g + h) - (i + j);add $t0,$s1,$s2 # temp = g + hadd $t1,$s3,$s4 # temp = i + jsub $s0,$t0,$t1 # f=(g+h)-(i+j)MIPS汇编语言中:寄存器=变量一行一条指令 (简单操作)C 变量: $s0 - $s7,对应寄存器16~23;临时变量（temporary）: $t0 - $t7,对应寄存器8~15;Zero: $zero立即数：数值常数代码中经常出现，因此有专门的指令.加立即数指令（Add Immediate）:addi $s0,$s1,10 (in MIPS)f =g + 10 (in C)这里MIPS寄存器 $s0,$s1对应于C变量f,g语法和add指令类似区别：最后一个参数是数，而不是寄存器 register*没有减立即数C变量映射到寄存器，但寄存器有限超过32个元素的数组怎么办?一般把这种数据结构放在内存memory中MIPS算术指令仅能对寄存器操作，不能直接操作内存.数据传送指令在寄存器和内存之间传送数据:内存到寄存器;寄存器到内存*指定内存地址：寄存器：包含指向内存的指针数值偏移量offset (以字节为单位)内存地址为这两个值的和*例:8($t0)内存地址为：$t0的值+8（字节）Load 指令语法（Instruction Syntax）:1 2,3(4)1是指令名字（operation name）2是接收值的寄存器（register that will receive value）3数值偏移量（单位：字节）numerical offset in bytes4包含指向内存指针的寄存器（register containing pointer to memory）MIPS 指令名字（Instruction Name）:lw (意即Load Word, 故每次装入32位即一个字)*例: lw $t0,12($s0)该指令取出$s0中的指针, 加上12, 然后从计算的和所指的位置的内存中取得值，放到$t0中.$s0 称为基寄存器base register12 称为偏移offset偏移通常用于访问结构体或数组的元素: 基寄存器指向结构体或数组的起始位置(注意偏移量必须是常数 (即在编译时已知)).*sw (即Store Word, 每次存储32位或一个字)例: sw $t0,12($s0)该指令将$s0中的指针加上12，得到内存地址，然后把寄存器$t0中的值存储到该内存地址中*lw和sw一个是取出,一个是存储,注意区分重要概念: 寄存器可以保存任意32-位数值. 该值可以是对于 add $t2,$t1,$t0$t0和$t1中一般为数值而对于lw $t2,0($t0)$t0中一般为指针不要混用!内存中的每个字都有地址, 这和数组中的下标类似早年的计算机对内存的编号方法类似于 C 对数组的编号:Memory[0], Memory[1], Memory[2], …计算机既要访问 8-位字节也要访问字 (4 bytes/word)现代计算机按字节编址, (即,“字节寻址”) 因此相临两个32-位(4 byte)字的地址差别为4. Memory[0], Memory[4], Memory[8], …*lw 如何确定C变量A[5]的偏移量?A[5] 4x5=20 : byte v. word手工编译以下语句:g = h + A[5];g: $s1, h: $s2, $s3: A 的基地址首先将数据从内存传到寄存器:lw $t0,20($s3) # $t0 gets A[5]将20与$s3相加来选定择A[5], 放到 $t0中然后将结果和h相加，并放到g中add $s1,$s2,$t0 # $s1 = h+A[5]*缺陷:经常会忘记，对于计算机的操作单位“字”序列，但在机器编址是字节。
故两个相临的字之间地址不是差一个。
很多汇编程序员常犯的错误是，取下一个地址时，简单加1。
另外, 谨记对于 lw 和 sw, 基址和偏移量之和必须是4的倍数 (即需要字对齐alignment)注:Aligned:对齐的.法则：寄存器 PK 内存如果变量数比寄存器个数还多，怎么办?1.编译器试图把最常用的变量放到寄存器中2.不是很常用的变量放到内存中: spilling为什么不把所有变量都放到内存中呢?1.Smaller is faster:寄存器比内存快2.寄存器能力更强:MIPS一个算术指令就可以完成，读两个数，进行运算，并写结果MIPS一个数据传送指令只能读或写一个操作数，而无运算C (MIPS也一样) 提供了语句标号Labels 来支持“goto”跳转到代码所在处.小结:1.内存可访问到字节byte, 但lw,sw每次访问一个字.2.lw和sw所使用的指针就是内存地址, 可以通过使用偏移量offset来进行增减.3.分支让我们能在运行时（ run-time ）做决定，而不是在编译时（compile-time）进行.4.MIPS决策的条件语句有: beq(==) and bne(!=).溢出: 由于计算机精度的限制，而导致的算术运算错误.add (add), 检测溢出add unsigned (addu), 不检测溢出左移Shift Left: sll $s1,$s2,2 #s1=s2<<2将$s2的值左移2位，结果放到$s1中，在右边添0; C语言的 <<*左移(sll),右移(srl).jal 存储返回地址到寄存器中($ra),注:$ra的寄存器号为31.jr $ra 跳回该地址处MIPS指令小结语义1.逻辑运算:1)与 and $s1,$s2,$s3 $s1=$s2&$s32)或 or $s1,$s2,$s3 $s1=$s2|$s33)或非nor $s1,$s2,$s3 $s1=~($s2|$s3)4)立即数与andi $s1,$s2,100 $s1=$s2&1005)立即数或ori $s1,$s2,100 $s1=$s2|1006)逻辑左移sll $s1,$s2,10 $s1=$s2<<10 (来做2的幂的乘法)7)逻辑右移srl $s1,$s2,10 $s1=$s2>>108)sra (算术右移): 右移空出来的位进行符号扩展,来做2的幂的除法.2.条件转移:1)相等转移 beq $s1,$s2,L 如果$s1等于$s2,跳转L处2)不等转移 bne $s1,$s2,L 如果$s1不等于$s2,跳转L处3)小于比较 slt $s1,$s2,$s3 如果$s2小于$s3,$s1=1;否则$s1=0;4)小于比较 slti $s1,$s2,100 如果$s2小于100,$1=1;否则$s1=0立即数3.无条件跳转:1)跳转 j L 跳转到地址L(转移到目标地址02)寄存器跳转 jr $ra 跳转到$ra (用于过程返回)3)跳转并链接 jal L $ra=PC+4;跳至L(用于过程调用)4.其他:1)立即数高位取: lui2)传送:move3)乘:mult4)立即数乘:multi5)立即数取:li6)小于则分支:blt7)小于等于则分支:ble8)大于则分支:bgt9)大于等于则分支:bge*上述中除了(1)中的立即数取高位,其他的都是伪MIPS指令;伪指令:不能直接转成机器语言，而是要先转成其它MIPS指令的MIPS指令;解析伪指令时，汇编器需要使用附加寄存器.1.任何数与0“与”产生 0 ，与1“与”不变.这可以用来产生掩码mask.2.类似的注意到，任何数与1“或”，结果为1，而与0做“或”运算，结果为原数.这可以用于强制字串的某些位为1.寄存器约定:1.$0不可改变,始终为0;$s0-$s7和$sp如果改变必须恢复,所有存储寄存器以S开头.2.$ra,$v0-$v1,$a0-$a3,$t0-$t9是临时寄存器,可以改变,且不需要恢复.谨记: Caller/callee 仅需要保存其要使用的临时/存储寄存器，而不是所有的寄存器.由于所有的指令和数据都存储在内存中，所有的东西都有内存地址：指令, 数据指令集随时间的演化，产生“向后兼容”指令格式:I型:用于有立即数的指令, lw和sw (偏移量也可看成立即数), 分支语句(beq和 bne), (但不用于移位指令;)J型: 用于j和jalR型: 用于所有其他的指令R格式指令每个“字段”的位数为: 6 + 5 + 5 + 5 + 5 + 6 = 32为了好记，每个字段名字如下:在这个幻灯片和书中, 每个字段看成5位或者6位无符号数, 而不是作为32位整数的一部分.每个寄存器字段正好是5位, 故可以指定0-31间的任意正整数. 每个这样的字段可以指定32个寄存器中的一个.Opcode,即op,指令的基本操作,通常称为操作码,对所有R格式指令，此数为0.rs:第一个源操作寄存器;rt: 第一个源操作寄存器;rd:存放操作结果的目的操作数寄存器;shamt:位移量,除了移位指令外，该字段设置为0.funct:函数,和opcode一起, 共同指定指令的确切含义注:reg表示0~31之间的一个寄存器号I格式指令(用于有立即数的指令)定义如下的位数的“字段” : 6 + 5 + 5 + 16 = 32 bitsopcode: 与前面的相同，只是由于没有funct字段, opcode独立指定指令的I格式rs: 指定寄存器操作数 (如果有的话)rt: 指定保存计算结果的寄存器(这也是为什么称为目标寄存器“rt”的原因)，或者对于一些指令指定其他操作数.opcode 指定beq和bners和rt指定要比较的寄存器立即数指定什么呢?立即数Immediate仅有16位PC (Program Counter) 存有当前要执行指令的字节地址;指向内存的32位指针因此immediate无法指定整个跳转的地址J格式指令对于分支, 可以假定跳转到不太远的地上, 因此可以指定PC的变化.对于一般的跳转 (j和jal), 我们可能需要跳转到内存中的任意地址.理想的情况, 指定跳转到32位内存地址处.不幸的是, 无法把6位opcode和32位地址，一起放到单个32位字中, 因此需要妥协.保持Opcode字段与R格式和I格式兼容.把其它所有字段合成为一个，形成一个大的目标地址空间.和前面分支跳转一样,将只跳转到字对齐的地址, 因此最后两位总是00 (二进制).因此，可以默认最后二位为00，而不必专门指定.分支使用PC相对寻址, 跳转使用绝对寻址.反汇编很简单，首先需要解码opcode字段. (后面会讲)IEEE 754 浮点数标准是被广泛接受的用于表示浮点数的标准 (自1997 年以来的桌面计算机和工作站都遵循此标准)浮点数使我们能够:表示既包含整数部分，又包含小数部分的数; 能高效的使用位数.存储非常大和非常小的数的近似值.在浮点数中，除0应该得到±∞, 而非溢出.浮点数相加不满足结合律!注意exponent中关键在于127和指数的加减.*******可以根据上表中op项的值来进行反编译.反汇编的一个实例:lui的功能MAL (MIPS Assembly Language): 程序员编写代码所用的指令集; 包括伪指令TAL (True Assembly Language): 可以转换成单个机器语言指令(32位位串)的指令集程序必须先从MAL转换成TAL，然后再转成 1和0串.当效率不是关键所在时, 我们会对高级语言进行解释，而如果要提高效率则会翻译成一种低级语言.解释器: 直接执行源（高级）语言编写的程序翻译器: 将源（高级）语言编写的程序转换成另一种（低级）语言编写的等价的程序解释器提供了指令集独立性:可以在任何机器上运行;翻译/编译后的代码通常更高效，因此有更好的性能;翻译/编译有助于“隐藏”程序的“源码”执行程序的步骤 (翻译):输入: 高级语言代码(如C,Java如foo.c)输出: 汇编语言代码(如, foo.s for MIPS)注: 输出可能包含伪指令伪指令: 汇编器能理解，但机器不能理解的指令.需要讨论四类地址:PC相对寻址 (beq, bne): 不重定位绝对地址 (j, jal): 总要重定位外部引用 (通常用jal): 总是重定位数据引用 (通常使用 lui和ori): 总重定位现实中, 装入器即是操作系统 (OS)装入是操作系统的任务之一同步数字系统:处理器硬件, 如MIPS, 就是一种同步数字系统的实例同步数字系统由两种基本电路组成:组合逻辑电路;状态单元.ISA是非常重要的抽象层:硬件与软件的协议.电压是模拟量analog, 量化为 0/1布尔代数的重要意义在于：由AND, OR 和 NOT 构建的门电路和布尔代数的代数式间存在一一对应+ 即 OR,•即 AND, x 即 NOT,例:算术逻辑单元(ALU)数据多路复用器 (这里2选1, n位宽):例:N 个1位位宽mux（连接法！）MIPS有多种指令: 公共的步骤是什么?1.Stage 1: 取指无论何种指令, 首先必须把32-位指令字从内存中取出。
