根据提供的信息,我们可以深入探讨《计算机组成原理》这门课程中的关键知识点,特别是与“计算机系统概论”相关的基础知识。
### 计算机系统的基本概念
#### 1. 计算机系统的定义
计算机系统是由计算机硬件、软件以及数据通信设备组成的综合体。这里的“综合体”意味着所有这些组成部分相互之间紧密配合,共同完成数据处理任务。
#### 2. 计算机硬件
计算机硬件是指构成计算机系统的物理实体,包括但不限于中央处理器(CPU)、内存、硬盘等。硬件是实现计算机功能的基础。
#### 3. 计算机软件
计算机软件是指计算机运行所需的程序及相关文档资料。软件可以分为系统软件和应用软件两大类,前者如操作系统、编译器等,后者则指各种应用程序。
#### 4. 硬件与软件的重要性
硬件和软件在计算机系统中是相辅相成的。没有硬件的支持,软件无法运行;而没有软件,硬件的功能也无法得到充分发挥。因此,两者同等重要。
### 冯·诺依曼体系结构特点
冯·诺依曼体系结构是现代计算机设计的基础之一,其主要特点包括:
1. **五大基本部件**:包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
2. **存储程序的概念**:指令和数据都以相同的二进制格式存储在存储器中。
3. **指令结构**:每条指令由操作码和地址码两部分组成。
4. **顺序执行机制**:指令按顺序存放在存储器中,并自动顺序执行。
5. **以运算器为中心**:早期的冯·诺依曼计算机通常以运算器为中心进行设计。
### 计算机系统的组成要素
#### 主机
主机是计算机硬件的主体部分,通常包括CPU和主存储器(MM)。它是计算机的核心,负责执行指令和处理数据。
#### CPU
中央处理器是计算机硬件的核心组件,由运算器和控制器两部分组成。CPU负责解析和执行指令,控制整个计算机系统的运行。
#### 主存
主存是计算机中用于存放正在运行的程序和数据的存储器,支持随机访问。它是计算机运行过程中最常用的工作存储器。
#### 存储单元
存储单元指的是能够存放一个机器字并具有特定存储地址的最小存储单位。每个存储单元都有唯一的地址,用于标识其位置。
#### 存储元件
存储元件是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,也称为存储基元或存储元。它不支持单独读写操作。
#### 存储字和存储字长
- **存储字**:一个存储单元中所存二进制代码的逻辑单位。
- **存储字长**:一个存储单元所能存储的二进制代码的位数,反映了该存储单元的信息容量。
#### 存储容量
存储器的存储容量是指存储器中可存储的二进制代码总量,通常用字节数表示。
#### 机器字长和指令字长
- **机器字长**:CPU能同时处理的数据位数,决定了CPU的数据处理能力。
- **指令字长**:一条指令的二进制代码位数,决定了指令所能表示的操作复杂度。
### 英文缩写及其含义
#### CPU - Central Processing Unit
中央处理器,是计算机的核心组件,负责执行指令和控制整个计算机系统的运行。
#### PC - Program Counter
程序计数器,用于存储下一条将要执行的指令的地址。
#### IR - Instruction Register
指令寄存器,暂时存储当前正在执行的指令。
#### CU - Control Unit
控制单元,是CPU的一部分,负责从存储器获取指令并控制其他硬件组件执行指令。
#### ALU - Arithmetic Logic Unit
算术逻辑单元,是CPU的一部分,负责执行算术和逻辑运算。
#### ACC - Accumulator
累加器,是一种特殊类型的寄存器,用于暂存计算过程中的中间结果。
#### MQ - Multiplier Accumulator
乘法累加器,一种用于乘法操作的特殊寄存器。
#### X - General Purpose Register
通用寄存器,用于暂存数据和计算结果。
#### MAR - Memory Address Register
内存地址寄存器,用于保存当前操作的内存单元地址。
#### MDR - Memory Data Register
内存数据寄存器,用于临时保存从内存读出或将要写入的数据。
#### I/O - Input/Output
输入/输出设备,包括键盘、显示器、打印机等,用于与用户交互。
#### MIPS - Millions of Instructions Per Second
每秒百万条指令,衡量计算机处理速度的一种指标。
#### CPI - Clocks Per Instruction
每条指令所需的时钟周期数,用来评估计算机指令执行效率的指标。
#### FLOPS - Floating Point Operations Per Second
每秒浮点运算次数,衡量计算机处理浮点运算能力的速度指标。
通过上述内容,我们可以了解到计算机组成原理的基本概念和重要组成部分,这对于深入学习计算机科学领域的其他知识非常有帮助。