计组_Ⅰ 计算机系统概论

计算机组成原理（哈工大刘宏伟）

现代计算机系统的基本组成部分#

硬件：实体
软件：程序

系统软件：用来管理整个计算机系统

• 语言处理程序
• 操作系统
• 服务性程序
• 数据库管理程序

应用软件：按任务需要编制的各种程序

简单的层次结构#

编制解题程序#

程序：运算的全部步骤
指令：每一个步骤

思考题#

1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件#

计算机系统：又计算机硬件系统和软件系统组成的综合体
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置
计算机软件：计算机运行所需要的程序及相关资料

2. 冯·诺依曼计算机的特点是什么？#

• 计算机由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大部件组成；
• 指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；
• 指令和数据均由二进制表示；
• 指令由操作码、地址码两大部分组成，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
• 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行

3. 解释以下概念#

主机：

是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合称主机

CPU：

中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成。
（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除了含有运算器和控制器还集成了Cache）

主存：

计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

存储单元：

可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位

存储元件：

存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独进行存取

存储字：

一个存储单元所存储的二进制代码的逻辑单位

存储字长：

一个存储单元所存二进制代码的位数

存储容量：

存储器中可存二进制代码的总量（通常主、辅存容量分开描述）

机器字长：

指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关

指令字长：

一条指令的二进制代码位数

4. 解释下列英文缩写的中文含义#

CPU：

Central Processing Unit，中央处理机器，是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。

PC：

Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。

IR：

Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令

CU：

Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。

ALU：

Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进行算术、逻辑运算。

ACC：

累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果的寄存器。

MQ：

Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法运算时存放商的寄存器。

X：

此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数寄存器，即运算器中工作寄存器之一，用来存放操作数。

MAR：

Memory Address Register 存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。

MDR：

Memory Data Register，存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。

I/O：

Input/Output equipment，输入/输出设备，为输入和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。

MIPS：

Million Instruction Per Second，每秒执行百万条指令数，为计算机运算速度指标的一种计量单位。

5. 画出组成框图#

6. 指令和数据都存放于存储器中，计算机如何区分？#

计算机区分指令和数据有一下两种方法：

• 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。
• 通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。