计算机组成原理——复习(1)概论

1.计算机的组成与体系结构

计算机体系结构是那些对程序员可见的系统属性,这些属性直接影响到程序的逻辑执行。体系结构的属性包括指令集,用来表示各种数据类型(例如数据,字符)的比特数,输入输出机制以及内存寻址技术。
计算机组成是实现结构规范的操作单元的及其相互的链接。组成的属性包括那些对程序员可见的硬件细节,如控制信号,计算机和外设的接口以及存储器使用的技术。
例如: 计算机是否有乘法指令是体系结构设计的问题,而这条指令是有特定的乘法单元实现,还是通过重复使用系统的加法单元来实现,是组成的问题。
计算机的组成设计必须遵照特定的体系结构规范,因此,对组成的深入论述也要求对体系结构具有同样细致的考察。
清楚的描述计算机中上百个元件的组成关系,关键在于认识计算机在内的大多数复杂系统的分层性质,层次系统是一系列互相关联的子系统,每个子系统又在结构上分层,知道分成我们所能达到的一些基本子系统的最低级。
复杂系统的层次特性是设计和描述他们的基础,设计者每次只需要处理系统的某个特定层次即可,在每一层中,系统由一组部件及其相互关联所组成。每一层的行为仅仅依赖于系统下一层更为简单的抽象特征,在每一层上,设计者关心的是结构和功能。
结构:部件相互关联的方法;
功能:作为结构组成部分的单个独立的部件的操作。

  1. 计算机的结构和功能很简单,基本功能概括起来有4项:数据处理,数据存储,数据传送,控制。
  2. 为适应功能而改变计算机的结构的情况很少发生,计算机的通用性是根本,所有的功能专门化发生在编程阶段而不是设计阶段。
  3. 计算机的内部结构,
    1. 中央处理单元(CPU):控制计算机的操作并且执行数据处理功能
    2. 主存储器:存储数据
    3. I/O:在计算机及其外部环境之间传输数据
    4. 系统互联:为CPU、主存储器和I/O之间提供一些通信机制
  4. 中央处理器的组成部分:
    1. 控制单元:控制CPU以至于整个计算机的操作
    2. 算数逻辑单元:执行计算机的数据处理功能
    3. 寄存器:提供CPU的内部存储
    4. CPU内部互联:提供控制器,ALU和寄存器之间的某种通信机制
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
组成
计算机
I/O
存储器
系统总线
CPU
寄存器
ALU
内部总线
控制器
顺序逻辑
控制器
寄存器
译码器
控制存储器

习题解答

  1. 计算机组成与计算机体系结构在概念上有什么区别?
    答: 计算机的体系结构是对程序员可见的属性,包括指令集,用来表示各种数据类型的比特数,输入输出机制以及内存寻址技术;计算机的组成是实现结构规范的操作单元以及其相互连接。
  2. 计算机的结构和计算机的功能在概念上有何区别?
    答:计算机的结构指的是计算机各个部件之间相互关联的方法;计算机的功能指的是作为结构组成部分的单个部件的操作。自顶向下的描述计算机系统,从系统的主要部件开始,描述它的结构和功能,然后逐级深入推进到层次结构的底层。
  3. 计算机的4个主要功能是什么?
    答:数据处理,数据存储,数据传送和控制
  4. 主要概述计算机的结构部件?
    答:计算机内部的主要结构有:I/O,中央处理器,主存储器,系统互联
  5. 处理器的主要结构部件?
    答:处理器又可以划分为寄存器,ALU,CPU内部互联,控制器

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