计算机体系结构解
体系结构名词解释
1.1解释下列术语层次机构:按照计算机语言从低级到高级的次序,把计算机系统按功能划分成多级层次结构,每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为:微程序机器级,传统机器语言机器级,汇编语言机器级,高级语言机器级,应用语言机器级等。
虚拟机:用软件实现的机器。
翻译:先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序,然后再在这低一级机器上运行,实现程序的功能。
解释:对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后,再去高一级机器取下一条语句或指令,再进行解释执行,如此反复,直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构:传统机器程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中,把这种本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成:计算机系统结构的逻辑实现,包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现:计算机组成的物理实现,包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,模块、插件、底板的划分与连接,信号传输,电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律:当对一个系统中的某个部件进行改进后,所能获得的整个系统性能的提高,受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的,而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。CPI:每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件:由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序,用来测试计算机在各个方面的处理性能。
计算机体系结构
计算机体系结构
计算机体系结构是指计算机系统中各个组成部分之间的组织方式和
关系,以及它们共同协作完成计算任务的方式和规则。计算机体系结
构决定了计算机的性能、可扩展性、可靠性以及对各类应用的适应能力。本文将从计算机体系结构的基础概念、主要组成部分和发展趋势
等方面进行探讨。
一、基础概念
计算机体系结构的基础概念包括指令集体系结构(Instruction Set Architecture,ISA)和微体系结构(Microarchitecture)。ISA是计算机
体系结构的外部接口,它规定了计算机系统的指令格式、地址空间、
寄存器等;微体系结构则是ISA的实现,涵盖了处理器的具体设计和
实现细节。
二、主要组成部分
计算机体系结构的主要组成部分包括处理器、内存、输入/输出设备和总线。处理器是计算机的核心,负责执行指令和控制计算机的运行;内存是存储数据和程序的地方,包括主存储器和辅助存储器;输入/输
出设备用于与外部世界进行信息交互;总线是各个组件之间传输数据
和控制信号的通道。
三、体系结构分类
根据指令执行的方式和数据通路的结构,计算机体系结构可以分为
单指令流水线架构、多指令流水线架构和超标量架构等多种类型。单
指令流水线架构是将指令执行分为若干个流水段,从而实现指令的并
行执行;多指令流水线架构则是将多个流水线独立进行,提高了并行
度和吞吐量;超标量架构则是通过重复和重叠指令的执行来提高效率。
四、发展趋势
随着计算机技术的不断进步和应用需求的不断增加,计算机体系结
构也在不断发展演进。其中,主要的发展趋势包括并行计算、多核处
计算机基本结构(图解)
电脑主机构成:1. CPU;2. 主板;3. 硬盘;4. 内存;5. 显卡;6. 声卡;7. 网卡;
8. 光驱;9.电源。
电脑机箱主板,又叫主机板、系统板或母板,它分为商用主板和工业主板两种。主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有芯片部分(BIOS芯片、CMOS 芯片等)、接口部分(COM、LPT、USB、MIDI、IDE、SATA、PS/2等)、扩展槽部分(AGP插槽、PCI插槽、CNR插槽、内存插槽等)。
芯片
BIOS芯片:是一块方块状的存储器,里面存有与该主板搭配的基本输入输出系统程序。能够让主板识别各种硬件,还可以设置引导系统的设备,调整CPU外频等。BIOS芯片是可以写入的,这方便用户更新BIOS的版本,以获取更好的性能及对电脑最新硬件的支持。
CMOS芯片:是一种低耗电随机存贮器,其主要作用是用来存放BIOS中的设置信息以及系统时间日期。如果CMOS中数据损坏,计算机将无法正常工作,为了确保CMOS数据不被损坏,主板厂商都在主板上设置了开关跳线,一般默认为关闭。当要CMOS数据进行更新时,可将它设置为可改写。为使计算机不丢失CMOS和系统时钟信息,在CMOS芯片的附近有一个电池给他持续供电。
南北桥芯片:横跨AGP插槽左右两边的两块芯片就是南北桥芯片。南桥多位于PCI插槽的上面;而CPU插槽旁边,被散热片盖住的就是北桥芯片。
北桥芯片主要负责处理CPU、内存、显卡三者间的“交通”。
南桥芯片则负责硬盘等存储设备和PCI之间的数据流通。
南桥和北桥合称芯片组。芯片组以北桥芯片为核心,一般情况,主板的命名都是以北桥的核心名称命名的。芯片组在很大程度上决定了主板的功能和性能。需要注意的是,AMD平台中部分芯片组因AMD CPU内置内存控制器,可采取单芯片的方式,如nⅥDIA nForce 4便采用无北桥的设计。从AMD的K58开始,主板内置了内存控制器,因此北桥便不必集成内存控制器。现在在一些高端主板上将南北桥芯片封装到一起,只有一个芯片,这样大大提高了芯片组的功能。
什么是计算机体系结构的原理
什么是计算机体系结构的原理计算机体系结构的原理
计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的接口和组织结构,是
计算机系统的基础框架。它涉及到计算机的组成、连接方式、控制方
式以及数据通信等方面,是计算机系统运行的基本原理与规范。本文
将介绍计算机体系结构的原理,包括冯·诺依曼体系结构、多级存储体系、指令集架构和并行处理等内容。
一、冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构是计算机体系结构中最基本的原理之一。它以冯·诺依曼为代表,提出了由存储器、运算器、控制器、输入设备和输
出设备组成的计算机结构。在冯·诺依曼体系结构中,指令和数据都存
储在同一存储器中,计算机按照程序控制运行,具有存储程序的特性。
冯·诺依曼体系结构的优点是灵活、易于编程和扩展。它的缺点是存在存储器访问瓶颈,程序执行效率有限。为了提高计算机的性能,人
们提出了多级存储体系和指令集架构。
二、多级存储体系
多级存储体系是计算机体系结构中的一种重要原理。它通过在计算
机中引入多级存储器,如高速缓存、主存、辅存等,来提高存储器的
访问速度和容量。多级存储体系按存取速度从快到慢分为多级,同时
也按容量从小到大分为多级。
多级存储体系的设计目标是提高存储器的访问效率和节约成本。通
过将经常使用的数据和指令存储在高速缓存中,可以减少对主存和辅
存的访问次数,提高计算机的运行速度。同时,多级存储体系还可以
扩展存储器的容量,满足计算机系统对大容量存储的需求。
三、指令集架构
指令集架构是计算机体系结构中的重要组成部分。它定义了计算机
的指令集和指令的执行方式,决定了计算机的功能和性能。指令集架
计算机体系结构
计算机体系结构
计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的结构和组织方式,包
括计算机系统的层次、组件之间的连接方式、数据流以及控制流等。
它是计算机科学中的一个重要概念,对于理解计算机工作原理和优化
计算机性能具有重要意义。
一、引言
计算机体系结构是计算机科学领域中一项关键内容。它关注计算机
硬件和软件之间的交互和组织方式,是计算机系统设计的基础。本文
将介绍计算机体系结构的基本概念、组成以及它对计算机性能的影响。
二、计算机体系结构的基本概念
1. 冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构是计算机体系结构的基础,提出了程序存储器和数据存储器的概念,启发了后来计算机的设计思想。在冯·诺依曼体系
结构中,程序和数据被存储在同一块内存中,通过控制器实现程序和
数据的读写。
2. 分布式体系结构
分布式体系结构是一种多台计算机相互协作的体系结构,每台计算
机具有独立的处理能力,通过通信网络进行数据交换和协作。分布式
体系结构具有高可靠性、高性能和可扩展性等优势,广泛应用于大规
模计算和数据处理领域。
3. 多核体系结构
多核体系结构是一种将多个处理核心集成到单个芯片上的体系结构。多核体系结构有助于提高计算机的处理性能和并发能力,适用于并行
计算和多任务处理。
三、计算机体系结构的组成
1. 中央处理器(CPU)
中央处理器是计算机体系结构的核心组件,负责执行计算机指令和
控制计算机的工作流程。它包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)和寄存器等。
2. 存储器
存储器用于存储计算机的程序和数据,分为主存储器和辅助存储器。主存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM),辅助
计算机体系结构设计
计算机体系结构设计
计算机体系结构设计是指设计计算机系统中的硬件和软件组成,
包括处理器、内存、输入输出设备等。这个过程需要考虑计算机系统
的性能、功耗、成本、可靠性等方面。设计师需要考虑如何优化计算
机体系结构,以满足不同应用场景的需求。其中的一些关键问题包括:
1. CPU设计:需要考虑指令集、流水线、多核心、超线程、缓
存等问题来提高计算机的性能。
2. 存储器层次结构设计:包括如何设计高速缓存、内存和硬盘
之间的交互、内部总线等。
3. 总线设计:配置和设计I/O总线,内部总线和内存总线,以
保证系统的高效运作。
4. 输入输出设备设计:诸如显示器、键盘、鼠标、打印机等的
硬件设计。
5. 软件系统设计:包括操作系统、编译器、调试器等软件要素
的设计。
优秀的计算机体系结构设计需要有深厚的硬件和软件知识,也需
要丰富的实践经验。现代计算机体系结构是一个复杂而庞大的系统,
设计师需要进行多层次的抽象和建模,逐步验证自己的设计。
计算机体系结构与组织
计算机体系结构与组织
计算机体系结构是计算机硬件和软件结合的基本结构,而计算机组织是指如何将计算机系统的硬件组织起来,以实现特定的功能和性能要求。本文将介绍计算机体系结构和组织的基本概念、重要性以及它们对计算机性能的影响。
一、计算机体系结构的概念和类型
1.1 计算机体系结构的概念
计算机体系结构是指计算机硬件和软件的结合,包括指令集、数据表示、指令格式、寻址方式等。它定义了计算机系统的基本结构和功能,并规定了计算机硬件和软件之间的接口和交互方式。
1.2 计算机体系结构的类型
计算机体系结构可分为精简指令集计算机(RISC)和复杂指令集计算机(CISC)两种类型。
RISC体系结构使用较少的指令,每条指令执行的操作简单,指令的执行速度较快。而CISC体系结构使用较多的指令,每条指令执行的操作较复杂,指令的执行速度较慢。
二、计算机组织的概念和重要性
2.1 计算机组织的概念
计算机组织是指如何将计算机的硬件组织起来,包括CPU、存储器、输入输出设备、总线等的安排和连接方式。它决定了计算机的结构、
功能和性能。
2.2 计算机组织的重要性
计算机组织对计算机性能的影响非常大。一个良好的计算机组织可
以提高计算机的运行效率,加快数据的传输速度,提高计算的精度和
可靠性。相反,一个组织不合理的计算机系统会导致计算机性能的下降,影响用户的使用体验。
三、计算机体系结构与组织对计算机性能的影响
3.1 处理器性能的影响
计算机体系结构和组织对CPU的性能有直接影响。RISC体系结构
由于指令简单,可以更快地执行指令,提高CPU的运行速度。而合理
名词解释计算机系统结构
名词解释计算机系统结构
名词解释计算机系统结构
计算机系统是由多个不同层次的硬件与软件组成的复杂系统,在计算机系统中系统结构则是其中最为重要的一个方面。本文将从五个不同方面来对计算机系统结构进行解释。
一、计算机系统结构的概念
计算机系统结构是指计算机硬件组成与指令集架构的综合,是计算机整体结构的描述和安排布局,描述了计算机硬件和系统软件之间的关系,包括计算机的各个硬件模块之间的互连方式,体现了计算机硬件的层次结构。
二、计算机系统结构的层次结构
计算机系统结构可根据功能和层次分为五层:计算机客户层、操作系统层、编译器与解释器层、核心服务与系统程序层、计算机硬件层。
三、计算机系统结构的硬件构成
计算机系统的硬件构成主要包括:输入输出设备、存储器、中央处理器、总线、控制器等。其中,中央处理器(CPU)是计算机系统关键的硬件部件,它集成了算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器等模块。
四、计算机系统结构的指令集分类
指令集打破了不同计算机之间的语言障碍,为计算机添加新指令的同时也为计算机的应用程序提供了更多的选择,指令集的分类主要有以下几种:复杂指令集(CISC)、精简指令集(RISC)、超标量指令集(VLIW)、显式并行指令集(EPIC)等。
五、计算机系统结构的发展趋势
计算机的不断发展带来了计算机系统结构的变革,目前计算机系统结构的发展主要在以下几个方向:并行考虑(多核)、强化数据cache技术、多线程技术、仿真和虚拟化技术、服务器集成、存储系统优化和功能性加强等。
总结:计算机系统结构是硬件和软件之间的紧密结合,它使得不同的硬件可以协同工作,不同软件可以相互兼容。理解计算机系统结构对于计算机专业人员来说非常重要,只有通过深入的研究与学习,才能在未来的事业道路中有更优秀的表现。
体系结构名词解释
体系结构名词解释
体系结构名词解释
1. 计算机系统结构:计算机体系结构包括指令集结构、计算机组成和计算机实现三个方面的内容。
2. CISC:CISC是指采用一整套计算机指令进行操作的计算机。而后又出现了精简指令集计算机,它精简了指令集,只保留了那些常用的指令,这样计算机能以更快的速度执行操作。
3. 定向技术:将计算结果从其产生的地方直接送到真正需要它的地方,而不是从寄存器文件读出使用,它是一种解决数据相关,避免流水线暂停的技术
4. 指令级并行:完成一批任务,不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比
5. 多级存储层次:采用不同的技术实现的存储器,处在离CPU不同距离的层次上,目标是达到离CPU最近的存储器的速度,最远的存储器的容量
6. 系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。
7. RISC:精简指令集计算机
8. 动态流水线:同一时间内,当某些段正在实现某种运算时,另一些段却在实现另一种运算。
9. 指令的动态调度:是指在保持数据流和异常行为的情况下,通过硬件对指令执行顺序进行重新安排,以提高流水线的利用率且减少停顿现象。是由硬件在程序实际运行时实施的。
10:全相联映象:主存中的任一块可以被放置到Cache中任意一个地方。
10. Amdahl定律:加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比,受限于该部件在系统中的所占的重要性。
11. 寻址方式:就是寻找操作数或操作数地址的方式
12. 静态流水线:在同一段时间内,多功能流水线中的各个功能段
只能按照一种固定的方式连接,实现一种固定的功能。
计算机系统体系结构
计算机系统体系结构
计算机系统体系结构是指计算机硬件和软件之间的组织结构,它是计算机系统的基础。计算机系统体系结构包括计算机的组成部分、它们之间的连接方式、数据传输方式、指令集和操作系统等。计算机系统体系结构的设计和实现对计算机的性能、可靠性、安全性和可维护性等方面都有着重要的影响。
计算机系统体系结构的组成部分包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备(I/O设备)和总线等。中央处理器是计算机系统的核心部件,它负责执行指令、控制计算机的运行和处理数据。内存是计算机系统中存储数据和程序的地方,它是计算机系统的重要组成部分。输入输出设备是计算机系统与外部世界交互的方式,它包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。总线是计算机系统中各个组成部分之间传输数据和指令的通道,它是计算机系统的重要组成部分。
计算机系统体系结构的连接方式包括并行连接和串行连接。并行连接是指多个设备同时连接到计算机系统中,它可以提高计算机系统的处理速度和效率。串行连接是指一个设备连接到计算机系统中,它可以减少计算机系统的复杂度和成本。
计算机系统体系结构的数据传输方式包括同步传输和异步传输。同步传输是指数据在固定的时间间隔内传输,它可以提高数据传输的稳定性和可靠性。异步传输是指数据在不固定的时间间隔内传输,
它可以提高数据传输的灵活性和效率。
计算机系统体系结构的指令集是计算机系统中的指令集合,它是计算机系统的重要组成部分。指令集包括操作码和操作数,它可以控制计算机系统的运行和处理数据。指令集的设计和实现对计算机系统的性能、可靠性和安全性等方面都有着重要的影响。
计算机体系结构解析
计算机体系结构解析
计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的接口和互动关系,是
计算机系统中最重要的组成部分之一。计算机体系结构的设计和优化
对于计算机的性能和功能起着至关重要的作用。本文将对计算机体系
结构进行解析,探讨其基本原理和发展趋势。
一、计算机体系结构的定义和分类
计算机体系结构是指计算机硬件与软件之间的接口和互动关系。在
计算机体系结构的发展过程中,出现了多种不同的体系结构类型,其
中最主要的有冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。
1. 冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构是一种基于存储程序概念的计算机体系结构。它的关键特点是将数据和指令存储在同一存储器中,并采用顺序执行的
方式进行计算。冯·诺依曼体系结构的优点是程序灵活,易于编程和维护,但缺点是存在冯·诺依曼瓶颈,即计算机在执行指令时需要通过存
储器进行数据传输,限制了计算能力的提升。
2. 哈佛体系结构
哈佛体系结构是一种将指令存储和数据存储分离的计算机体系结构。在哈佛体系结构中,指令存储和数据存储使用不同的存储器,可以同
时进行指令的取指和数据的读写操作,提高了计算机的并行性和运算
速度。哈佛体系结构的缺点是编程和维护相对困难,且成本较高。
二、计算机体系结构的基本原理
计算机体系结构的设计和实现是建立在一系列基本原理之上的。下
面介绍一些常见的计算机体系结构基本原理。
1. 指令集架构(ISA)
指令集架构是计算机体系结构的基础,它定义了计算机能够执行的
指令集合。不同的指令集架构拥有不同的指令集和寻址方式,对计算
机的性能和功能有着重要影响。常见的指令集架构包括x86、ARM等。
计算机体系结构
计算机体系结构
计算机体系结构是指计算机系统中各个硬件组件之间的连接方式和
数据传输路径,以及软件系统对硬件的组织和管理方式。它主要包括
计算机的硬件结构和软件结构两个方面。
一、计算机的硬件结构
计算机的硬件结构是指计算机系统中各个硬件组件的组成和相互连
接方式。通常包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备(I/O设备)、总线等。中央处理器是计算机的核心部件,负责执行指令和处
理数据,内存用于存储程序和数据,输入输出设备用于与外部环境进
行信息交互,总线则是连接各个硬件组件之间的通信通道。
在计算机的硬件结构中,中央处理器起着至关重要的作用。它由运
算器和控制器组成,分别负责算术逻辑运算和指令控制。中央处理器
和内存之间通过总线进行数据传输,而输入输出设备则通过I/O接口与中央处理器相连,实现数据的输入输出。
二、计算机的软件结构
计算机的软件结构是指计算机系统中各种软件之间的关系和协作方式。主要包括操作系统、应用软件和系统软件等。操作系统是计算机
系统的核心软件,负责管理和控制计算机的各项资源,为用户提供一
个友好的操作界面。应用软件则是根据用户需求设计开发的软件,用
于实现各种应用功能。系统软件则是为应用软件提供支持的基础软件,如编译器、数据库管理系统等。
在计算机体系结构中,软件与硬件相辅相成,共同构建了一个完整
的计算机系统。软件通过控制硬件来实现各种功能,硬件则为软件提
供了运行的基础。计算机的性能和功能取决于硬件和软件的协同工作。
总的来说,计算机体系结构是计算机系统中硬件和软件各个组成部
分之间的组织和管理方式。它决定了计算机系统的性能、可靠性和扩
体系结构名词解释
1.1解释下列术语层次机构:按照计算机语言从低级到高级的次序,把计算机系统按功能划分成多级层次结构,每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为:微程序机器级,传统机器语言机器级,汇编语言机器级,高级语言机器级,应用语言机器级等。
虚拟机:用软件实现的机器。
翻译:先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序,然后再在这低一级机器上运行,实现程序的功能。
解释:对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令,都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后,再去高一级机器取下一条语句或指令,再进行解释执行,如此反复,直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构:传统机器程序员所看到的计算机属性,即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中,把这种本来存在的事物或属性,但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成:计算机系统结构的逻辑实现,包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现:计算机组成的物理实现,包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,模块、插件、底板的划分与连接,信号传输,电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比:对系统中某部分进行改进时,改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律:当对一个系统中的某个部件进行改进后,所能获得的整个系统性能的提高,受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理:程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的,而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。CPI:每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件:由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序,用来测试计算机在各个方面的处理性能。
了解现代计算机体系结构
了解现代计算机体系结构
现代计算机体系结构是指计算机硬件和软件之间的结构组织和交互方式。了解现代计算机体系结构对于学习和理解计算机的工作原理以及技术发展具有重要意义。本文将从计算机的组成、层次和关键技术等方面介绍现代计算机体系结构的基本知识。
一、计算机的组成
现代计算机由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等,软件部分则包括系统软件和应用软件。计算机的硬件和软件之间通过总线进行连接和通信。
1. 中央处理器(CPU)
中央处理器是计算机的核心部件,负责执行指令并处理数据。它包括运算器和控制器两个部分。运算器执行算术和逻辑运算,而控制器则负责指令的解码和执行,以及协调硬件的工作。
2. 内存
内存是计算机中用于存储数据和指令的地方。它分为主存和辅存两部分。主存是CPU可以直接访问的部分,而辅存则用于长期存储数据和程序。
3. 输入输出设备
输入输出设备用于与计算机进行信息交互。常见的输入设备包括键盘、鼠标和扫描仪等,而输出设备则包括显示器、打印机和音响等。
二、计算机的层次
现代计算机按照功能和抽象程度可以划分为多个层次,从下到上分
别是硬件层、操作系统层、编程语言层和应用层。
1. 硬件层
硬件层是计算机最底层的层次,包括CPU、内存、总线等硬件组件。它负责执行指令和处理数据,是计算机系统的基础。
2. 操作系统层
操作系统层是计算机系统的核心层次,它提供了对硬件的管理和控制。操作系统负责调度进程、管理内存和文件系统等重要任务,为上
层应用提供了统一的接口。
3. 编程语言层
编程语言层是介于操作系统和应用层之间的层次。它将高级语言翻
计算机体系结构
计算机体系结构
计算机体系结构是指计算机系统中由硬件和软件组成的总体架构,它是计算机系统结构的核心。其组成部分有如下:
一、中央处理单元(CPU):
CPU是计算机系统的核心单元,它负责执行程序指令、执行运算、管理程序的运行等功能。 CPU可以分为两个部分,一部分是控制单元,另一部分是运算单元。控制单元负责管理指令的执行,运算单元负责计算和记录数据。
二、主存储器:
主存储器是计算机内部最重要的一部分,它把程序和数据存储在一个可以轻易访问的位置。主存储器中存储的数据和指令会被CPU提取,然后被执行。
三、输入设备:
输入设备是将外部信息传入到计算机系统中的设备,它可以帮助用户将文字、图片、声音、视频等信息输入到计算机系统中。常见的输入设备有鼠标、键盘、扫描仪、摄像头等。
四、输出设备:
输出设备是将计算机中处理后的结果传送到外部的设备,它可以帮助用户将文字、图片、声音、视频等信息输出到外部。常见的输出设备有显示器、打印机、喇叭等。
五、存储设备:
存储设备是一个用于存储数据或信息的设备,它能够在计算机系统和外部之间进行数据的传输,以便保存和备份数据。常见的存储设备有U盘、硬盘、闪存盘等。
六、网络设备:
网络设备是一种连接计算机网络的电子设备,它可以帮助构建和维护网络。由于网络设备可以提高网络的可靠性和安全性,所以它也被称为“神奇的桥梁”。常见的网络设备有路由器、交换机、集线器等。
计算机体系结构是一种复杂而完备的系统架构,它具有功能完善、稳定可靠、计算能力强等特点。以上就是计算机体系结构的主要组成部分。
计算机的体系结构
计算机的体系结构
随着计算机技术的快速发展,计算机已经成为了我们生活中重要的工具。而要了解计算机的工作原理和构成,就必须从计算机的体系结构开始了解。本文将对计算机的体系结构进行全面而深入的介绍。
一、计算机的基本组成部分
计算机的体系结构包括了硬件和软件两个方面。在硬件方面,计算机由中央处理器(CPU)、存储器、输入设备和输出设备等组成。中央处理器是计算机的核心部件,它负责执行各种指令和控制计算机的运行。存储器用于存储指令和数据,是计算机的记忆库。输入设备用于接收用户输入的指令和数据,输出设备用于显示计算机处理结果或将数据输出到外部介质中。
而在软件方面,计算机的体系结构主要包括操作系统和应用软件两类。操作系统是计算机的控制程序,它协调和管理计算机的各个硬件和软件资源,为用户提供一个友好的操作界面。而应用软件则是根据用户的需求开发的各种软件程序,如文字处理软件、图形设计软件等等。
二、计算机的层次结构
计算机的层次结构可分为五个层次,分别是硬件层、微程序层、指令系统层、操作系统层和用户层。
1. 硬件层:硬件层是计算机的最底层,包括了计算机的物理组件,如中央处理器、存储器和输入输出设备等。
2. 微程序层:微程序层是指计算机中的微指令集,它是用来实现计算机指令的具体执行过程。
3. 指令系统层:指令系统层是计算机的指令集,它定义了计算机可以执行的各种指令和指令的格式。
4. 操作系统层:操作系统层是计算机的控制程序,它负责管理计算机的各项资源和调度各种任务。
5. 用户层:用户层是计算机系统的最高层,用户可以通过各种应用软件来实现自己的需求,如文字处理、电子邮件等。
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计算机体系结构解
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第一章计算机组成原理
本部分要求掌握计算机方面的基础知识,包括计算机的发展、计算的系统组成、基本组成和工作原理、计算机的数制数据表示以及运算校验、指令系统以及计算机系统的安全等基础性的知识。内容多而且复杂,尤其是有关计算机硬件方面的内容,很细而且灵活性不高,知识量相当大,掌握这部分一定要多下功夫,学会取舍、把握重点、抓住要害。
1.1 考试大纲及历年考题知识点
1.1.1 大纲要求
考试要求:
1 掌握数据表示、算术和逻辑运算;
2 掌握计算机体系结构以及各主要部件的性能和基本工作原理考试范围
1 计算机科学基础
1.1 数制及其转换二进制、十进制和十六进制等常用制数制及其相互转换
1.2 数据的表示
•数的表示(原码、反码、补码、移码表示,整数和实数的机内表示,精度和溢出)•非数值表示(字符和汉字表示、声音表示、图像表示)
•校验方法和校验码(奇偶校验码、海明校验码、循环冗余校验码)
1.3 算术运算和逻辑运算
•计算机中的二进制数运算方法
•逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简
2.计算机系统知识
2.1 计算机系统的组成、体系结构分类及特性
•CPU 和存储器的组成、性能和基本工作原理
•常用I/O 设备、通信设备的性能,以及基本工作原理
•I/O 接口的功能、类型和特性
•I/O 控制方式(中断系统、DMA、I/O 处理机方式)
•CISC/RISC,流水线操作,多处理机,并行处理
2.2 存储系统
•主存-Cache 存储系统的工作原理
•虚拟存储器基本工作原理,多级存储体系的性能价格
•RAID 类型和特性
2.3 安全性、可靠性与系统性能评测基础知识
•诊断与容错
•系统可靠性分析评价
•计算机系统性能评测方式
1.2 计算机科学基础
1.2.1 数制及其转换
1、R 进制转换成十进制的方法按权展开法:先写成多项式,然后计算十进制结果. 举例:
(1101.01)2=1×2^3+1×2^2+0×2^1+1×2^0+ 0×2^-1+1×2^-2 =8+4+1+0.25=13.25
(237)8=2×8^2+3×8^1+7×8^0 =128+24+7=159
(10D)16=1×16^2+13×16^0=256+13=269
2、十进制转换成二进制方法一般分为两个步骤:
•整数部分的转换
除2 取余法(基数除法)
•小数部分的转换
乘2 取整法(基数乘法)
例:求(75.453)10转二进制(取4位小数)
解:整数部分: 2 |75 1
2|37 1
………….
0 1
把余数写下来:由下至上写得1001011
小数部分:0.453
× 2
0.906 0
× 2
1.812 1
× 2
1.624 1
× 2
1.248 1
规则:进位留,乘积略。由上至下写得:0111(取4位小数)
最后结果:1001011.0111 (10进制转8,16进制类似)
3、其它进制之间的直接转换法
例:二转8,16进制(1000100.1011)2=(104.54)8=(44.B)16
1.2.2 数据的表示
机器数:计算机中表示的带符号的二进制数。把符号位和数字位一起编码来表示相应的数的各种表示方法。
机器数有四种表示方法即原码、补码、反码和移码。
【概念:定点数】
1.原码表示法原码表示法用“0”表示正号,用“1”表示负号,
有效值部分用二进制的绝对值表示。
(1)0的表示:对于0,原码机器中往往有“+0”、“-0”之分,故有两种形式:
[+0]原=0000 0
[-0]原=1000 0
(2)表示范围:
原码小数的表示范围: -1 原码整数的表示范围: •最大值: 2^n-1【n指除符号位外的二进制位数】 •最小值:-(2^n-1) 2.补码表示法 (1)0的表示:对于0,[+0]补=[-0]补=00000 注意,0 的补码表示只有一种形式。(2)表示范围: 定点小数:-1<=X<1 定点整数:-2^n<= X < 2^n (3)原码与补码之间的转换:知原码求补码 正数[X]补=[X]原 负数符号除外,各位取反,末位加 1 例:X= -01001001 [X]原=11001001 , [X]补=10110110+1=10110111 3 反码表示法 正数的表示与原码相同,负数是保持原码符号位不变,数值位是将原码的数值按位取反(1)0的表示: [+0]反=00000000; [-0]反=11111111 (2)表示范围同原码 4.移码表示法 补码的符号位取反就得到移码 (1)0的表示:100000… (2)例:X1 = 0101 0101 [X1]补=0101 0101 [X1]移=1101 0101 X2 = -0101 0101 [X2]补=1010 1011 [X2]移=0010 1011 码制表示法小结 [X]原、[X]反、[X]补用“0”表示正号,用“1”表示负号;[X]移用“1”表示正号,用“0”表示负号。 如果X 为正数,则[X]原=[X]反=[X] 补。 如果X 为0,则[X] 补、[X]移有唯一编码,[X]原、[X]反有两种编码。 移码与补码的形式相同,只是符号位相反。 例:若码值FFH是一个整数的原码表示,则该整数的真值为__(45)__:若码值FFH是一个整数的补码表示,则该整数的真值为__(46)__。 (45)A.127 B.0 C.-127 D.-1 (46)A.127 B.0 C.-127 D.-1 C D 把FFH化为二进制:11111111 原码很简单,补码看符号位为1,后7为取反+1可得真值为1,再加上符号位得-1