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【计算机组成原理】知识点详解 计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统两大部分组成的。硬件包括电子线路和物理装置，如运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，是计算机进行运算和处理的基础。软件则是计算机运行所需的各种程序和相关资料，包括操作系统、应用程序、数据库等，它赋予了计算机执行任务的能力。 诺依曼计算机，也称为冯·诺依曼结构，具有以下特点： 1. 计算机由五大部件构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 2. 存储器中指令和数据以同等地位存储，可以按地址访问。 3. 指令和数据均采用二进制形式表示。 4. 指令由操作码和地址码组成，操作码指示操作类型，地址码指示操作数的位置。 5. 指令按存储器中的顺序自动取出并执行。 6. 早期的诺依曼计算机以运算器为中心，但现在CPU通常集成了运算器和控制器，甚至包括高速缓存（CACHE）。 以下是计算机组成中的相关概念解释： - 主机：由CPU和主存储器组成，是计算机硬件的主要部分。 - CPU：中央处理器，由运算器和控制器构成，是计算机的核心。 - 主存：主要用于存储运行中的程序和数据，可随机存取。 - 存储单元：每个存储单元能存储一个机器字，并有特定的存储地址。 - 存储元件：存储一位二进制信息的最小单位，无法单独存取。 - 存储字：存储单元中存储的二进制代码。 - 存储字长：存储单元可以存储的二进制位数。 - 存储容量：存储器总的二进制存储量。 - 机器字长：CPU一次处理的数据位数，与CPU寄存器位数相关。 - 指令字长：一条指令的二进制代码长度。 相关英文缩写的中文含义： - CPU：中央处理单元，包含运算器和控制器。 - PC：程序计数器，存储当前指令地址，用于形成下一条指令地址。 - IR：指令寄存器，存放当前执行的指令。 - CU：控制单元，控制器的核心，产生微操作命令序列。 - ALU：算术逻辑单元，执行算术和逻辑运算。 - ACC：累加器，用于存放操作数和运算结果。 - MQ：乘商寄存器，用于乘法和除法运算。 - X：在此表示操作数寄存器，用于存放操作数。 - MAR：存储器地址寄存器，存储要访问的存储单元地址。 - MDR：存储器数据缓冲寄存器，用于读取或写入存储器数据。 - I/O：输入/输出设备，包括输入设备和输出设备，负责内外部信息的转换和传输。 - MIPS：每秒百万指令数，衡量计算机运算速度的单位。 - CPI：每条指令周期数，反映执行指令所需的平均周期数。 - FLOPS：每秒浮点运算次数，用于评估高性能计算能力。 在主机框图中，存数指令"STA M"会涉及到存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据缓冲寄存器(MDR)以及存储器本身，指令执行过程如下： 1. CPU获取指令（可能涉及PC和IR）。 2. 解析指令，确定存储单元地址（使用MAR）。 3. 将数据写入到指定存储单元（通过MDR和存储器）。 4. 更新PC以指向下一条指令。 而加法指令"A"的执行则会涉及运算器（包括ALU）、累加器(ACC)和其他可能的工作寄存器，执行过程如下： 1. CPU从存储器读取操作数。 2. 将操作数放入运算器，累加器可能作为另一操作数。 3. ALU执行加法运算。 4. 结果存入累加器或返回到存储器。 5. 更新PC以执行下一条指令。