计算机组成原理_计算机系统概述_计算机系统成次结构_思维导图_复习资料
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2022-07-13
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计算机系统层次结构
硬件系统
软件系统
计算机工作过程
多级层次结构
有形的物理设备，计算机系统中实际物理装置的
总称
输入设备
输出设备
存储器：存储部件，存放程序和数据
运算器：执行部件
控制器：指挥中心
I/O设备是计算机与外界联系的桥梁，是计算机不
可缺少的重要组成部分
将程序和数据以机器所能识别和接收的信息形式
输入计算机
键盘、鼠标、扫描仪、摄像机
将计算机处理的结果以人们所能接受的形式或其
他系统所要求的信息形式输出
显示器、打印机
主存储器（主存、内存）
辅助存储器（辅存、外存）
CPU能够直接访问
工作方式：按存储单元的地址进行存取（按地址
存取方式）
逻辑结构
总线
地址总线
控制总线
数据总线
MAR中的地址信息会直接送到地址线上，用于指
向读写操作的主存存储单元
控制总线中有读写信号线，指出数据是从CPU写
入主存还是从主存读出到CPU，根据是读操作还
是写操作来控制MAR中的数据
相联存储器是按内容访问的
存储体
地址寄存器（MAR）
数据寄存器（MDR）
时空控制逻辑
存储单元 存储二进制代码
代码为存储字
代码的位数为存储字长 1B（8bit）或字节的偶数倍
存放地址，经过地址译码后找到所选的存储单元
用于寻址，位数对应存储单元个数
暂存要从存储器中读或写的信息
位数和存储字长相等，一般为字节的二次幂的整
数倍
产生存储器操作所需的各种时序信号
帮助主存储器记忆更多的信息
调入主存后才能被CPU访问
算术运算
逻辑运算
结构
按算术运算规则进行的运算
加、减、乘、除
按逻辑运算规则进行的运算
与、或、非、异或、比较、移位
核心：算术逻辑单元（ALU）
通用寄存器
状态寄存器（PSW）
暂存操作数和中间结果
必备：累加器（ACC）、乘商寄存器（MQ）、
操作数寄存器（X）
变址寄存器（IX)、基址寄存器（BR）
存放ALU运算得到的一些标志信息或处理机的状
态信息
溢出、有无产生进位或错位、结果是否为负
程序计数器（PC）
指令寄存器（IR）
控制单元（CU）
存放当前欲执行指令的地址
与主存的MAR之间有一条直接通路
存放当前指令
内容来自主存的MDR
在硬件上运行的程序和相关的数据及文档
系统软件
应用软件
语言级别
保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通
常作为系统资源提供给用户使用
操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、
语言处理程序、分布式软件系统、网络软件系
统、标准库程序、服务性程序
用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的
程序
科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与
处理程序
机器语言（二进制代码语言）
汇编语言
高级语言（C、C++、Java）
计算机唯一可以直接识别和执行的语言
用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码，更
容易被人们记忆和理解
为方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和
解题过程的程序
1.把程序和数据装入主存储器
2.将源程序转换成可执行文件
3.从可执行文件的首地址 开始逐条执行命令
取指令：PC -> MAR -> M -> MDR -> IR，根据PC
取指令到IR。
分析指令：OP(IR) -> CU,指令译码并送出控制信
号
执行指令：Ad(IR) -> MAR -> M -> MDR -> ACC，
取数操作
形成下一条指令地址：(PC)+1 -> PC
微程序机器层
传统机器语言层
操作系统层
汇编语言层
高级语言层
应用程序层
裸机，纯硬件系统
虚拟机，软件实现的机器
实在的硬件层，由机器硬件直接执行微命令
实际的机器层，由微程序解释机器指令系统
混合层，由操作系统程序实现
机器指令
广义指令：扩展机器功能，由操作系统定义和解
释的软件指令
由汇编程序支持和执行
为用户提供一种符号化的语言，可编写汇编语言
源程序
由各种高级语言编译程序支持和执行
面向用户，方便用户编写应用程序
由解决实际问题和应用问题的处理程序组成
文字处理软件、多媒体处理软件、办公自动化软
件
集成到同一芯片上，称为中央处理器（CPU）
汇编程序，汇编
编译程序，编译
解释器，解释
秋风落叶总萧瑟
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