计算机组成原理是计算机科学的基础,它涉及计算机系统的基本构造和工作原理。唐朔飞版的教材是学习这一领域的经典参考资料。本章主要介绍了计算机系统的基本概念,冯·诺依曼计算机的特点,以及一些核心硬件和软件组件的定义。
1. 计算机系统是由计算机硬件、软件和数据通信设备组成的物理或逻辑的综合体系。硬件是计算机的物理实体,包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等。软件则是计算机运行所需的各种程序和相关资料,如操作系统、应用程序、数据库等。硬件和软件在计算机系统中相互依赖,两者都是至关重要的。
2. 冯·诺依曼计算机的特点主要包括:五大部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),指令和数据以二进制形式在同一存储器中存储,指令由操作码和地址码组成,指令在存储器中按顺序存放并自动执行,以运算器为中心进行运算控制。
3. 主机通常指的是由CPU和主存储器(内存)构成的部分,是计算机硬件的核心。CPU(中央处理器)由运算器和控制器组成,是计算机的"大脑"。主存是计算机中快速存取程序和数据的地方,由存储体、逻辑部件和控制电路组成。存储单元是存储器中具有特定地址且能存储一个机器字的最小单位。存储元件是存储器中最基本的物理元件,用于存储单个二进制位。存储字是存储单元中二进制代码的逻辑单位,存储字长表示每个存储单元的位数。存储容量是存储器总的存储空间,机器字长是CPU一次可以处理的数据位数,而指令字长则是一条指令的二进制代码长度。
4. 英文缩写的含义包括:CPU(中央处理机)、PC(程序计数器,用于存储当前指令地址并自增到下一条指令地址)、IR(指令寄存器,存储当前执行的指令)、CU(控制单元,控制器的核心部件,产生微操作命令序列)、ALU(算术逻辑运算单元,负责执行算术和逻辑运算)、ACC(累加器,存储运算前后的操作数或结果)、MQ(乘商寄存器,用于乘法和除法运算)、X(作为操作数寄存器的代号)、MAR(存储器地址寄存器,存储访问的存储单元地址)、MDR(存储器数据缓冲寄存器,存储读取或写入的数据)、I/O(输入/输出设备,包括所有输入和输出设备)、MIPS(每秒百万指令数,衡量计算机性能的指标)。
5. 计算机性能指标MIPS(每秒百万条指令数)和CPI(每条指令周期数)以及FLOPS(每秒浮点运算次数)都是评估计算机速度和计算能力的重要参数。MIPS越高,表示计算机每秒能执行的指令越多;CPI较低则表示效率更高;FLOPS则专注于浮点运算,对于科学计算尤其重要。
通过理解这些基础知识,学习者可以更好地掌握计算机的工作原理,解决课后习题,进一步提升在计算机组成原理领域的知识水平。