01.计算机组成原理 概述
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计算机硬件唯一识别的数据 0/1,用高电平和低电平来区分0和1问题：数字、文字、图像如何用二进制表示？CPU如何对二进制进行加减乘除如何存储这些二进制数据？如何从内存中取出想要的数据？CPU如何识别和执行我们的程序？计算机组成原理1.计算机的发展计算机系统=硬件+软件硬件:物理基础,计算机性能的天花板软件: 性能 系统软件（OS、DBMS、标准程序库、网络软件、预言处理程序、汇编程序）和应用软件硬件的发展历程： 发展阶段 逻辑元件 代表作 速度 内存 外存 编程语言 特点 备注Gen1:电子管时代 电子管 ENIAC 慢 机器语言 体积大、耗电高、计算速度慢 计算机纸带上有虫子：bugGen2: 晶体管 比电子管体积小 出现操作系统FORTRANGen3：中小规模集成电路 半导体存储器Gen4：大规模集成电路 半导体存储器 微处理器 PC 微型计算机摩尔定律： 集成电路上可容纳的晶体管数目大约每18月增加一倍,换言之，处理器的性能每两年翻一倍。软件的发展： 机器语言 汇编语言 高级语言 发展趋势：微型化 网络化 高性能 多用途 智能化 超高速2.计算机硬件的基本组成冯诺依曼结构： EDVAC 以运算器为核心 五大部件：输入设备、输出设备、 存储器、运算器、控制器 指令和数据以同等地位存储于存储器，可按地址寻访 指令和数据都是二进制来存储的 指令由操作码和地址码组成 操作码：+-*/ 地址码:数据所在的地址 存储程序 现代计算机结构： 以存储器为核心 CPU = 运算器+控制器 四大部件：主机（CPU+主存）+I/O （辅助存储+IO） 3.主存储器的基本组成 主存储器=存储体+MAR+MDR 菜鸟驿站=货架+店员+柜台 二者一一对应。 存储单元:每个存储单元存放一串二进制代码。 MAR=4位，则存储单元的个数=2的4次方 存储字：存储单元中二进制代码的组合。 存储字长：存储单元中二进制代码的位数。 MDR=16位，则存储字长 word=16bit 存储元：每个存储元可存1个bit B:Byte b:bit 1B=8bit 100M的宽带:是100Mbps的宽带。下载器是B为下载单位,所以下载速度大概是100Mb/8=12MB 4.运算器的基本组成 用于实现算术运算、逻辑运算的部件 ACC：累加器 存储操作数和结果 MQ：乘商计算器 存储操作数和结果 X：通用计算器 ALU：算术逻辑单元，核心部件。实现算术运算和逻辑运算。 5.控制器： CU：控制单元，分析指令，给出控制信号。Control Unit IR：指令寄存器，存放当前执行的指令。Instruction Register PC：程序计数器，存放下一条指令的地址，自动+1的功能 Program Counter 完成一条指令：取指令，分析指令，执行指令。取指阶段，执行阶段。6.计算机工作过程： 前提： 1.高级语言 经过编译 装入主存。 2.指令：操作码+地址码 开始执行： 初：(PC)=0,指向第一条指令的存储地址。 #1：(PC)->MAR,导致(MAR)=0 #3：M(MAR)->MDR,导致(MDR)=000001 000000101 #4: 通过数据总线，(MDR)-> IR,导致（IR）= 000001 000000101 #5：指令的操作码送到CU，CU得知后是取数的指令，然后去取数放入MDR MDR再放入ACC，完成后PC=+1 其他步骤类似。 |
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