计算机组成原理_概论

计算机系统总体框架

硬件

1. 运算器

运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器中。

算术逻辑单元ALU ：进行算术运算和逻辑运算。

累加器ACC：将数据传送到ALU或者存储ALU运算后的结果。

程序状态字寄存器PSW ：记录算术、逻辑运算的结果状态。

2. 控制器

控制器用于控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理结果。

程序计数器PC：用来存放下一条要执行指令的首地址，它与主存的MAR之间有一条直接的通路。当CPU要取指令时，PC的内容就会出现在地址总线上，取出指令后，PC的内容可自动加1。

指令寄存器IR：用来存放当前的指令，IR的内容来自主存的MDR，IR的操作码送至CU，用来分析指令，其地址码作为操作数的地址送至主存的MAR。

控制单元CU：用来分析当前指令所需完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象。

3. 主存储器

主存储器简称为主存或内存，用于存放数据和程序，其主要工作就是按存储单元的地址号来实现存储字各位的存取。

存储体M：由许多存储单元组成，每个存储单元又包含若干个存储元件，每个存储元件可以存储一位二进制代码。

存储器地址寄存器MAR：用来存放欲访问的存储单元地址，其位数对应存储单元的个数。

存储器数据寄存器MDR：用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码，其位数等于存储字长。

4. I/O设备

输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式，比如键盘、鼠标等。

输出设备：用来将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，比如打印机、显示器等。

5. 硬件主要指标

（1）机器字长

机器字长是指CPU一次能处理数据的位数。字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。

（2）存储容量

存储容量 = 存储单元个数 × 存储字长（单位为bit）

存储容量 = 存储单元个数 × 存储字长 / 8（单位为Byte）

若MDR的位数为n，MAR的位数为m，则最大存储容量为2^n × m

（3）运算速度

CPU时钟周期：计算机中最基本的、最小的时间单位，在一个时钟周期内，CPU仅仅完成一个最基本的动作。

CPU时钟频率（主频）：时钟周期的倒数，时钟频率越高，工作速度越快。

CPI（Cycle Per Instruction）：执行一条指令所需要的时钟周期数。

IPS（Instruction Per Second）：每秒平均执行的指令条数。

IPS = 1 /（CPI×时钟周期）

软件

1. 系统软件

系统软件主要用来管理整个计算机程序，监视服务，使资源得到合理调度，高效运行。如操作系统、数据库管理系统等。

2. 应用软件

应用软件是用户根据任务需要所编制的各种程序，如QQ等。