机器字长均为32位的情况下,各寄存器的位数如下:
- PC (程序计数器):32位,因为要能够指向任何32位地址的指令。
- IR (指令寄存器):32位,与指令字长相同,用于存储完整的一条指令。
- MAR (存储器地址寄存器):32位,与存储器地址的宽度相同,用于存储要访问的存储单元地址。
- MDR (存储器数据缓冲寄存器):32位,与存储字长相同,用于临时存储从内存读取的数据或准备写入内存的数据。
- CU (控制单元):不直接指定位数,但其产生的微操作命令序列是根据指令字长来确定的,因此也与32位指令相关。
- ALU (算术逻辑运算单元):不直接指定位数,但其处理的数据通常与机器字长一致,即32位。
- ACC (累加器):32位,用于存储运算结果或操作数。
- MQ (乘商寄存器):32位,如果支持32位运算。
- X (操作数寄存器):32位,与机器字长一致,用于存储操作数。
对于计算机组成原理,我们需要理解以下几个关键概念:
1. 计算机系统:由硬件和软件两部分构成,它们共同实现数据处理和信息管理的功能。硬件包括CPU、存储器、输入输出设备等,而软件则包括操作系统、应用程序等。
2. 计算机硬件:主要包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。CPU是核心,由运算器和控制器组成,负责执行指令和控制整个系统的运行。
3. 计算机软件:包括系统软件和应用软件,是实现特定功能的程序和相关文档。操作系统是系统软件的核心,管理硬件资源,提供用户接口。
4. 冯·诺依曼计算机特点:五大部件(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备)、存储程序概念、二进制表示、指令结构(操作码和地址码)、顺序执行等。
5. 主机、CPU、主存等术语解释:主机是硬件的主体,包含CPU和主存储器;CPU由运算器和控制器组成,是计算机的核心;主存是计算机中存储程序和数据的主要存储器。
6. 英文缩写含义:例如CPU(中央处理单元)、PC(程序计数器)、IR(指令寄存器)、CU(控制单元)、ALU(算术逻辑单元)等,这些都是计算机硬件中的关键组件,各自承担着特定的计算和控制任务。
7. MIPS、CPI和FLOPS是衡量计算机性能的指标:MIPS表示每秒执行百万条指令数,CPI是平均指令周期数,FLOPS是每秒浮点运算次数。
8. 指令执行流程:通常包括取指令、分析指令、执行指令等步骤。例如,"STA M"指令涉及从内存读取指令、将地址写入存储器,然后将累加器的内容写回存储器;"ADD M"指令则涉及读取两个操作数,执行加法运算,然后将结果写回存储器。
以上是基于提供的部分内容对计算机组成原理的一些基础知识的阐述,涵盖了计算机系统的基本结构、冯·诺依曼模型、硬件组件、软件定义以及性能指标等方面。这些知识是理解和学习计算机科学的基础。