计算机组成原理概念
计算机组成原理-(完整版)
计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一,它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。
它是计算机科学中最基础的课程之一,也是理解其他计算机科学领域的必备基础。
本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面,从处理器到内存,再到输入输出系统,以及操作系统和应用层,详细解释它们的工作原理和相互关系。
此外,我们还将介绍一些实际的例子,以帮助读者更好地理解这些概念。
计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑,它是计算机中最为关键的部分之一。
处理器的任务是执行指令,它通过解码指令,再根据指令来执行相应的操作。
处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。
控制单元是处理器的主控制中心,它决定了处理器要执行的操作,以及操作的顺序。
由于处理器的速度非常快,因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。
算术逻辑单元(ALU)则用于执行运算操作,例如加减乘除、位移等。
ALU从寄存器中读取数据,并根据指令进行相应的计算和操作。
存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。
存储器被分为两种类型:内存和外存。
内存是指计算机中直接可访问的存储,例如DRAM。
它是用于临时存储程序和数据的地方。
内存的访问速度非常快,但只能存储有限的数据量。
外存则是指计算机中不直接可访问的存储,例如硬盘。
它用于长期存储数据和程序。
虽然外存的访问速度相对较慢,但它能够存储大量的数据和程序。
输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径,例如键盘、鼠标和显示器等。
输入设备用于将数据输入到计算机中,输出设备则用于从计算机中输出数据。
计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构,它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。
程序存储在内存中,并通过控制单元来控制执行。
该体系结构具有良好的扩展性和通用性,适用于大多数计算机系统。
哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。
计算机组成原理概念术语
计算机组成原理概念术语第一章1、主机:主机中包含了除输入输出设备以外的所有电路部件,是一个能够独立工作的系统。
2、CPU:中央处理器,是计算机的核心部件,同运算器和控制器构成。
3、运算器:计算机中完成运算功能的部件,由ALU和寄存器构成。
4、ALU:算术逻辑运算单元,执行所有的算术运算和逻辑运算。
5、外围设备:计算机的输入输出设备,包括输入设备,输出设备和外存储设备。
6、数据:编码形式的各种信息,在计算机中作为程序的操作对象。
7、指令:是一种经过编码的操作命令,它指定需要进行的操作,支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递,是构成计算机软件的基本元素。
8、透明:在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
9、位:计算机中的一个二进制数据代码,计算机中数据的最小表示单位。
10、字:数据运算和存储的单位,其位数取决于具体的计算机。
11、字节:衡量数据量以及存储容量的基本单位。
1字节等于8位二进制信息。
12、字长:一个数据字中包含的位数,反应了计算机并行计算的能力。
一般为8位、16位、32位或64位。
13、地址:给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
14、存储器:计算机中存储程序和数据的部件,分为内存和外存。
15、总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合,包括数据总线、地址总线和控制总线。
16、硬件:由物理元器件构成的系统,计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
17、软件:由程序构成的系统,分为系统软件和应用软件。
18、兼容:计算机部件的通用性。
19、软件兼容:一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行,并得到相同的结果,则称这两个计算机系统是软件兼容的。
20、程序:完成某种功能的指令序列。
21、寄存器:是运算器中若干个临时存放数据的部件,由触发器构成,用于存储最频繁使用的数据。
22、容量:是衡量容纳信息能力的指标。
23、主存:一般采用半导体存储器件实现,速度较高、成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。
专升本计算机试题中的计算机组成原理
专升本计算机试题中的计算机组成原理计算机组成原理是专升本计算机试题中的重要内容之一。
在计算机科学与技术领域的学习中,了解计算机组成原理及其相关知识对于掌握计算机硬件的工作原理和设计思想至关重要。
本文将从计算机组成原理的定义、主要组成部分、工作原理以及实际应用等方面进行论述。
一、计算机组成原理的定义计算机组成原理是指计算机硬件的构成和工作原理,它是计算机科学与技术的基础知识之一。
计算机在功能上可以分为五大部分:输入单元、输出单元、中央处理器(CPU)、控制单元和存储器。
计算机组成原理研究计算机各个功能部件的物理结构和工作方式,通过深入理解计算机的组成与工作原理,有助于我们更好地设计、维护和优化计算机系统。
二、计算机组成原理的主要组成部分计算机的组成部分主要包括输入单元、输出单元、中央处理器和存储器。
1. 输入单元:输入单元负责从外部设备接收数据并将其转化为计算机可识别的内部数据格式。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
输入单元的主要任务是将外部输入转化为内部二进制编码。
2. 输出单元:输出单元负责将计算机处理后的数据转化为人类可读的形式,并输出到外部设备。
输出单元的常见设备包括显示器、打印机等。
输出单元的主要任务是将计算机内部数据转化为外部可读形式。
3. 中央处理器(CPU):中央处理器是计算机的核心部件,负责执行指令和处理数据。
中央处理器由运算器和控制器组成。
运算器负责执行算术和逻辑运算,而控制器负责控制计算机内部各个部件的协调工作。
4. 存储器:存储器是计算机系统中的主要数据存储部分。
它用于存储计算机的指令和数据。
根据存储介质的不同,存储器可以分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等各种类型。
三、计算机组成原理的工作原理计算机组成原理的工作原理主要包括指令的执行流程和数据的处理流程。
1. 指令的执行流程:计算机中的指令是由二进制编码表示的。
指令的执行流程一般可以分为取指令、解码指令、执行指令和访存写回四个阶段。
计算机组成原理
第一章:1、存储程序概念(1946.6):计算机应由运算器、存储器控制器输入设备和输出设备组成;计算机内部采用二进制来表示指令和数据;存储的基本定义:将编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后再启动计算机工作。
计算机的主要部件:输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器。
,2,计算机的各大基本部件之间是用总线(Bas)连接起来的。
3总线电路由三态门组成。
逻辑“0”,逻辑“1”和浮空状态。
地址总线是单向总线,数据总线是双向总线。
4、一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。
二进制(B)、八进制(Q)、十进制(D)、十六进制(H)4、将十进制数100.25转换成段浮点数格式解;1,把十进制数转换成为二进制数(100.25)10 = (11001100.01)22,规格化二进制数1100100.01= 11001100.01 * 2^63,计算出阶码的移码(偏置值+阶码真值)111111+110=100001014,以段浮点数格式存储该数以为,符号位=0阶码=10000101尾数=100100010000 0000 0000 0000所以段浮点数的代码为:0;10000101;100100010000 0000 0000 0000表示为十六进制的代码:42C88000H。
5、把段浮点数C1C90000H转换成为十六进制数解;1,将十六进制代码写成二进制形式,并分离出符号位阶码和尾数。
C1C90000H=1100001110010000 0000 0000 0000所以,符号位=1阶码 = 10000011尾数=10010010000 0000 0000 00002,计算出阶码真值(移码减去偏置值)10000011-1111111=1003,以规格化二进制数形式写出此数1.1001001 X 2的4次方4,写成非规格化二进制数形式。
1001.0015,转换成十进制数,并加上符号位(11001.001)底2 ==(25.125)底10所以,该浮点数=-25.1256、字符串的存放:字符串是指一串连续的字符。
24王道计算机组成原理pdf
24王道计算机组成原理pdf 24王道计算机组成原理pdf,这是一本经典的计算机教材,涵盖了计算机组成原理的重要知识点。
本文将从硬件和软件两个方面介绍计算机组成原理的基本概念和相关内容。
1、计算机组成原理的概述 计算机组成原理是研究计算机硬件系统和软件系统如何结合实现计算机功能的一门学科。
它包括计算机硬件的组成结构以及与之相关的软件系统的组成原理。
2、计算机硬件系统的组成结构 计算机硬件系统由中央处理器(CPU)、主存储器、输入输出设备(I/O)和总线等组成。
其中,CPU是计算机的核心,负责执行程序和进行数据处理。
主存储器用于存储程序和数据。
输入输出设备用于与外部设备进行信息交换。
总线是这些硬件组件之间传输数据和信号的通道。
3、计算机硬件系统的功能模块 计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备等功能模块。
运算器负责进行算术和逻辑运算,控制器负责控制计算机的运行,存储器用于存储数据和指令,输入输出设备用于与外部设备进行数据传输。
4、计算机软件系统的组成原理 计算机软件系统由系统软件和应用软件两部分组成。
系统软件是指计算机操作系统和系统工具软件,它们管理和控制计算机的硬件资源,提供基础的运行环境。
应用软件是指在计算机上运行的各种具体应用程序,如办公软件、娱乐软件等。
5、计算机指令的执行过程 计算机指令的执行过程包括取指令、译码、执行和访存等阶段。
取指令阶段是从主存储器中读取指令,并将其送入控制器。
译码阶段是将指令中的操作码转换为控制信号,控制器根据控制信号控制硬件模块的工作。
执行阶段是根据指令进行计算、逻辑运算等操作。
访存阶段是从主存储器中读取数据或向主存储器中写入数据。
6、计算机的层次结构 计算机的层次结构分为硬件层次和软件层次。
硬件层次包括门电路、组合逻辑电路、顺序逻辑电路、微程序控制器和指令系统等。
软件层次包括机器语言、汇编语言、高级语言、操作系统和系统工具等。
7、计算机性能的评价指标 计算机性能的评价指标包括执行时间、吞吐量和响应时间等。
计算机组成原理名词解释和简答
控制器应能自动执行指令;
运算器应能进行加/减/乘/除四种基本算术运算,并且也能进行一些逻辑运 算和附加运算;
操作人员可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。
3采用 “存储程序 ”工作方式。
2.从源程序到可执行程序的过程:
6.海明码:将数据按照某种规律分成若干组,对每组进行相应的奇偶检测。 简答题:
为什么浮点数要采用规格化来表示? 尽量多的表示有效位数,提高浮点数运算的精度。
第三章
名词解释:
1.行波进位:低位向高位的进位采用像行波一样的串行传递方式
2.先行进位(并行进位):引入生成和传递进位两个进位辅助函数, 使得加法器 的各个进位之间相互独立并行产生。
7.为何分支指令的转移目标地址通常用相对寻址方式? 不用指明基准地址,节省空间大小;访问空间有限,避免跨度太大。
8.转移指令和转子调用指令有什么区别? 转移指令有无条件和条件转移指令,用于改变程序执行的顺序,转移后 不再返回来执行, 所以无需保存返回地址。 转子指令是一种子程序调用指令, 执行技术时,必须返回到转子指令后面的指令执行,需保存返回地址。
微:具有规整性,可维护性,灵活性但是速度慢
4.水平型微指令和垂直型微指令的基本概念和优缺点 水平型:面向内部控制逻辑的描述,包括不译法,字段直接编码法,字 段间接编码法,把能同时执行的微命令尽可能多的安排在一条微指令中,优 点:程序短,并行性高,适合于高速度的应用场合。缺点:微指令长,编码 空间利用率低,编制较为困难 垂直型:面向算法描述,一条微指令只包含一两个微命令,微指令短, 编码效率高,编制简单,缺点:微程序长,无并行,速度慢。
计算机组成原理目录
计算机组成原理目录
一、基本概念和术语
1.计算机组成原理概述
2.计算机硬件和软件的关系
3.信息的表示和处理
4.计算机的运行原理
二、数字逻辑电路基础
1.布尔代数和逻辑门
2.组合逻辑电路
3.时序逻辑电路
4.存储器和寄存器
三、计算机的指令系统和运算
1.指令的表示和执行
2.数据的表示和运算
3.控制逻辑和控制单元
四、存储器和存储器层次结构
1.存储器的分类和特性
2.主存储器和辅助存储器
3.存储器的层次结构和存取方法
4.存储器的高速缓存和虚拟存储器
五、输入和输出设备
1.输入和输出设备的分类和特性
2.输入设备的接口和数据采集
3.输出设备的接口和数据显示
4.输入输出设备的控制和通信
六、总线和通信
1.计算机系统中的总线
2.总线的分类和特性
3.总线的传输方式和速度
4.总线的控制和仲裁
七、处理器的结构和设计原理
1.处理器的功能和组成
2.数据通路和控制单元的设计
3.内部寄存器和处理器的运行状态
4.处理器的性能评价和优化技术
八、计算机体系结构和指令集
1.计算机的级别和体系结构
2.CISC和RISC的比较
3.指令集的设计和实现
4.多核处理器和并行计算
九、系统总线和I/O设备接口
1.系统总线的结构和功能
2.总线的控制和仲裁机制
3.I/O设备的接口和通信
4.DMA和中断处理机制
十、计算机性能评价和提高技术
1.计算机性能的度量和评价
2.程序的优化和并行化技术
3.存储器层次结构的优化
4.编译器的优化技术。
计算机组成原理408考研基础知识点
计算机组成原理408考研基础知识点
(原创版)
目录
1.计算机组成原理的概念与意义
2.计算机的五大结构
3.计算机主要性能指标
4.计算机的发展历程
5.计算机的分类与发展方向
6.计算机系统层次结构
正文
一、计算机组成原理的概念与意义
计算机组成原理是计算机科学技术的基础,它主要研究计算机硬件系统的基本组成、工作原理和相互联系。
学习计算机组成原理有助于深入理解计算机的基本结构、功能和性能,为计算机系统的设计、开发和优化提供理论指导。
二、计算机的五大结构
计算机的五大结构包括:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
这五大结构相互协作,共同完成计算机系统的各种功能。
1.运算器:负责完成各种算术运算和逻辑运算。
2.控制器:负责控制计算机系统中各个部件的工作。
3.存储器:负责存储程序指令和数据。
4.输入设备:负责将外部数据和指令输入计算机系统。
5.输出设备:负责将计算机系统的处理结果输出到外部设备。
三、计算机主要性能指标
计算机的主要性能指标包括:
1.字长:指处理器中参加一次定点运算的操作位的位数。
计算机专升本中的计算机组成原理
计算机专升本中的计算机组成原理计算机专升本是指在已经获得专科学历的基础上,进一步学习计算机相关专业知识,提升学历层次的过程。
在计算机专升本的学习过程中,计算机组成原理是一个重要的学科,它涉及计算机硬件的各个方面,对于理解和应用计算机技术都具有重要的意义。
一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是计算机科学与技术的一门基础学科,它研究计算机硬件系统的结构、功能和工作原理。
计算机由中央处理器、存储器、输入输出设备和系统总线等组成,而计算机组成原理就是研究这些组成部分的结构和相互配合的原理,以及它们在计算机系统中的工作方式。
二、计算机的基本组成部分1. 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机系统的核心,它负责执行指令和进行数据处理。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成,运算器负责执行算术和逻辑运算,控制器负责解析和执行指令,寄存器用于存储数据和指令的临时存储。
2. 存储器存储器用于存储计算机的指令和数据,分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机与外部存储器之间进行数据交换的媒介,它有时也被称为内存或随机存储器(RAM)。
辅助存储器包括硬盘、光盘、磁带等,用于长期储存大量的数据。
3. 输入输出设备输入输出设备用于计算机与外部环境的信息交换。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等,而输出设备包括显示器、打印机、音箱等。
输入输出设备的作用是将人类的信息输入到计算机中,并将计算机处理后的结果输出给人类。
4. 系统总线系统总线是计算机各个部件之间传输信息的通道。
它包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据和指令,地址总线用于传输存储器地址,控制总线用于传输指令控制信号。
系统总线起到连接和协调各个部件的作用,使得它们能够相互通信和协同工作。
三、计算机组成原理的重要性和应用1. 理解计算机内部工作原理学习计算机组成原理可以让我们深刻理解计算机内部各个组成部分的功能和相互关系,从而更好地了解计算机是如何工作的。
计算机组成原理
计算机组成原理计算机组成原理是指计算机硬件和软件的组成以及它们之间的工作原理。
计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和总线等。
计算机软件则由系统软件和应用软件组成。
在计算机中,中央处理器是计算机的核心,它负责执行计算机程序中的指令。
中央处理器由控制器和运算器组成。
控制器用于解码和执行指令,而运算器用于进行数据运算。
存储器用于存储数据和指令,其主要有两种类型:主存储器和辅助存储器。
主存储器一般是随机存取存储器(RAM),用于存储当前正在执行的程序和数据。
辅助存储器一般是固态硬盘(SSD)或磁盘,用于长期存储数据和程序。
输入输出设备负责将数据和指令输入计算机,并将计算结果输出到外部设备或显示器上。
常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪,而输出设备有显示器、打印机和音频设备等。
总线是计算机各个组件之间进行通信的路径。
总线分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指示存储器或I/O设备的地址,数据总线用于传输数据,而控制总线用于传输与控制操作有关的信息。
系统软件是计算机操作系统的核心部分,它管理计算机的资源和提供用户与计算机硬件之间的接口。
应用软件则是由用户使用的各种程序,如办公软件、图像处理软件和游戏等。
在计算机工作原理方面,计算机是按照指令的顺序执行程序的。
计算机从存储器中读取指令和数据,存储在寄存器中,并通过总线传递信息。
控制器解码指令并控制算术逻辑单元(ALU)进行数据运算。
运算结果再存储在寄存器中,最后输出到输出设备或存储器中。
总之,计算机组成原理是计算机硬件和软件的组成和工作原理的总称。
通过了解计算机的组成和工作原理,可以更好地理解计算机的工作方式,从而进行计算机系统的设计和优化。
计算机组成原理讲义
计算机组成原理讲义计算机组成原理是一门研究计算机硬件和软件协同工作的学科。
它研究计算机系统的组成、结构、工作原理和设计方法,涉及到计算机的各个层次、各个组成部分和各种操作。
计算机组成原理作为计算机科学和计算机工程的基础课程,对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统设计和性能优化具有重要意义。
首先,计算机组成原理涵盖了计算机的硬件组成。
计算机的硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和总线等。
中央处理器是计算机的核心部件,又被称为计算机的大脑。
它包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU),负责执行指令、算术运算和逻辑运算等。
存储器用于存储数据和指令,分为主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、固态硬盘等)。
输入输出设备用于与计算机交互,包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
总线用于连接计算机的各个组成部分,包括数据总线、地址总线和控制总线等。
了解计算机硬件组成,对于设计和优化计算机系统具有重要意义。
其次,计算机组成原理涉及计算机的工作原理。
计算机的工作原理主要包括数据的表示和存储、指令的执行和流水线技术等。
数据的表示和存储是计算机进行数据处理的基础。
计算机使用二进制表示数据,将数据存储在内存中。
指令的执行是计算机进行计算和逻辑操作的基本单元。
计算机通过解码和执行指令,对数据进行处理。
流水线技术是提高计算机执行效率的一种重要方法。
通过将指令执行分解成多个阶段,可以提高指令的吞吐量。
计算机组成原理对于理解计算机工作原理和提高计算机系统性能具有重要意义。
最后,计算机组成原理涉及计算机的设计方法。
计算机的设计方法包括指令系统的设计、组合逻辑电路的设计和微程序设计等。
指令系统的设计是计算机体系结构的基础,决定了计算机的功能和性能。
组合逻辑电路设计是实现计算机各个功能模块的基础,包括加法器、乘法器、寄存器和控制电路等。
微程序设计是实现指令的执行和控制的基础,将指令分解成微指令并存储在控制存储器中。
计算机组成原理和微机原理
计算机组成原理和微机原理计算机组成原理和微机原理是计算机科学与技术领域中非常重要的两门课程,它们涉及到计算机的硬件和软件方面的知识。
本文将详细介绍计算机组成原理和微机原理的概念、内容和重要性。
一、计算机组成原理的概念和内容计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的基础课程之一,它主要研究计算机的硬件结构和工作原理。
计算机组成原理涉及到的内容很广泛,主要包括计算机的基本组成、计算机的运行过程、计算机的存储结构、计算机的输入输出系统等方面。
1.计算机的基本组成计算机的基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器(memory)和输入输出设备(I/O devices)。
中央处理器是计算机的核心部件,负责执行计算机的指令和处理数据。
存储器用于存放程序和数据,可以分为主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、光盘等)。
输入输出设备用于与计算机进行交互,如键盘、鼠标、显示器等。
2.计算机的运行过程计算机的运行过程包括指令的周期性执行和数据的处理。
在计算机中,每个指令都是由一系列的操作码(Opcode)和操作数(Operand)组成,其中操作码表示操作的类型,操作数表示操作的具体内容。
指令的周期性执行是通过时钟信号来实现的,时钟信号可以控制计算机的时序和同步。
3.计算机的存储结构计算机的存储结构主要包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存放正在执行的程序和数据,是计算机运行的关键部件。
主存储器可以按照访问方式分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等。
辅助存储器用于存放大量的程序和数据,可以分为硬盘、光盘、磁带等。
4.计算机的输入输出系统计算机的输入输出系统是计算机与外部世界进行交互的重要组成部分。
输入设备用于将外部的信息传递给计算机,如键盘、鼠标等;输出设备用于将计算机的结果显示给用户,如显示器、打印机等。
输入输出设备和计算机之间有一个接口(interface),可以通过接口进行数据的传输和控制。
二、微机原理的概念和内容微机原理是计算机科学与技术领域中的重要课程,它主要研究微型计算机的组成和工作原理。
计算机组成原理基础
计算机组成原理基础
计算机组成原理是研究计算机硬件和软件之间关系的学科。
它涉及到计算机的各个组成部分,包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备等。
计算机组成原理的基础是数字电路和逻辑门电路的原理。
数字电路是计算机组成原理的基础,它使用二进制表示信息,通过逻辑门电路来实现各种功能。
逻辑门电路包括与门、或门、非门等,它们可以进行逻辑运算,并输出结果。
在计算机组成原理中,中央处理器(CPU)是核心部件。
它包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元和寄存器等。
ALU负责
进行算术和逻辑运算,控制单元负责控制和协调计算机的各个部件,寄存器用于存储临时数据。
存储器是计算机的重要组成部分,用于存储数据和指令。
存储器分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机与外部设备进行数据交换的地方,它通常是随机存取存储器(RAM)。
辅助存储器是用于长期存储数据的设备,如硬盘、光盘等。
输入输出设备是计算机与外部世界进行信息交互的接口。
输入设备用于将外部数据转换为计算机可以识别的形式,如键盘、鼠标等。
输出设备用于将计算机处理后的数据转换为人类可以理解的形式,如显示器、打印机等。
计算机组成原理还涉及到指令周期、时钟频率、总线等概念。
指令周期是CPU执行一条指令所需要的时间,时钟频率是指
CPU中时钟发生的次数,在时钟周期内完成一次操作。
总线是计算机各个组件之间进行数据传输的通道。
计算机组成原理的研究对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统性能具有重要意义。
它不仅涉及到硬件的设计和实现,也涉及到软件的编写和优化。
计算机组成原理
计算机组成原理计算机组成原理是指计算机由硬件和软件组成的过程和原理。
它涉及了计算机内部各部件的功能和相互关系,以及它们如何协同工作,实现计算、存储和通信等功能的基本原理。
计算机组成原理主要包括指令执行周期、存储器层次结构、总线结构、I/O系统、中央处理单元(CPU)、寄存器以及各种逻辑门电路等基本概念和原理。
计算机组成原理是计算机科学与技术的核心课程之一,它为我们深入了解计算机的工作原理以及如何有效地设计和优化计算机系统提供了重要基础。
指令执行周期是计算机工作的基本单位,它由取指令、指令译码、指令执行、访问存储器、写回数据等若干步骤组成。
存储器层次结构是指计算机系统中不同速度和容量的存储器层级,包括高速缓存、主存储器和辅助存储器等。
各级存储器通过读写控制线和数据线相连,实现数据的传输和存储。
总线结构是计算机内部各部件之间传输数据和控制信号的途径。
它包括数据总线、地址总线和控制总线等,用于在CPU、存储器和I/O设备之间传输数据和控制信息。
I/O系统是计算机与外部设备之间的接口,负责数据的输入输出和设备的管理。
它通过I/O控制器和外设接口等实现计算机与外部设备的通信。
CPU是计算机的核心部件,负责执行程序中的指令。
它由控制单元和算术逻辑单元组成,控制单元负责指令的控制和管理,算术逻辑单元负责进行数据的运算和逻辑判断。
寄存器是CPU内部用于存储数据和指令的临时存储器,包括通用寄存器、指令寄存器、程序计数器等。
逻辑门电路是计算机中最基本的构建单元,包括与门、或门、非门等。
通过逻辑门的组合和连接,可以实现各种逻辑运算和控制功能。
计算机组成原理涉及的其他概念还包括指令集体系结构、流水线技术、中断处理等。
总之,计算机组成原理是计算机科学与技术中的重要基础课程,它为我们理解计算机工作原理、设计高效的计算机系统提供了基础。
通过学习计算机组成原理,我们可以更好地理解计算机的内部结构和原理,为后续的计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程奠定坚实的基础。
计算机组成原理名词解释+问答
计算机系统:是一个由硬件和软件组成的复杂系统硬件:指构成计算机的物理实体软件:计算机程序、过程、规则及与这些程序、过程、规则有关的文档,以及从属于计算机系统运行的数据存储程序:计算机的用途和硬件完全分离。
硬件采用固定逻辑提供某些固定不变的功能。
通过编制不同的过程来满足不同用户对计算机的应用需求主机:将一系列硬件都安装在一个机箱内部的机架上,机箱及其上硬件被统称为主机虚拟机:通过解释和翻译,使用户在使用计算机时仅看到软件界面而不必了解计算机内部的结构和工作原理主存储器:主板上可以被处理器直接访问的存储器。
断电或关机后其上的数据会消失辅助存储器:在计算机系统断电或关机后不会令存储在其中的信息消失的存储介质透明性:下一层机器的属性在上一层机器的程序员看来是透明的;计算机系统中客观上存在的事务或属性,从某个角度去看好像是不存在的吞吐率:指计算机系统在单位时间内完成的任务数响应时间:指用户在输入命令或数据后到得到第一个结果的时间间隔软件兼容性:分为向上(下)兼容和向前(后)兼容。
向上(下)兼容:为某档机器编制的软件,不加修改就可以正确运行在比它更高(低)档的机器上。
向前(后)兼容:为某个时期投入市场的某种型号机器编制的软件,不加修改就可以正确运行在比它早(晚)投入市场的相同型号机器上可伸缩性:指一个计算机系统能够在保持软件兼容性的同时,不仅可以通过向上扩展性能和功能,还能通过向下收缩来降低价格C/S模式:客户机与服务器结构。
网络上的计算机根据所担当角色不同被分为客户机或服务器。
客户机提出请求,接受结果不做太多运算,服务器接受请求,进行处理并返回结果。
计算机体系结构:程序员所看到的机器属性,即机器的概念性结构和功能特性计算机组成:计算机结构的逻辑实现,一种计算机体系结构可由多种不同的计算机组成计算机实现:计算机体系结构的物理实现,一种计算机组成可由多种不同的计算机实现,是计算机体系结构和组成的基础主存:又称内存,是CPU能直接寻址的存储空间辅存:又称外存,CPU不直接访问的存储器相关联存储器:也称按内容访问的存储器,是通过存储内容的片段来访问的存储器易失性:在电源关闭时不能保存数据的性质随机访问的存储器:分静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种,周期均等顺讯访问存储器:存储单元的访问周期随其地址的增大而增加的存储器访问时间Ta:指从一个读(写)存储器开始到存储器发出完成信号的时间间隔访问周期Ta:指从一个读(写)存储器操作开始到下一个存储器操作能够开始的最小时间间隔双口RAM:是在一个SRAM存储器上具有两套完全独立的数据线,地址线和读写控制线,并允许两个独立的系统同时对该存储器进行随机性访问存储器访问的局部性原理:对一小块聚集的指令或数据的访问只会持续一段时间。
计算机组成原理
1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成;计算机硬件:指计算机的实体部分,它由看得见摸得着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成,如主机、外部设备等;计算机软件,它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成(通常把这些程序寄寓于各类媒体(如光盘、磁盘))。
计算机的软件通常又可以分为两大类:系统软件和应用软件。
2、系统总线概念、系统总线按传输信息的不同如何分类及作用系统总线:是指CPU、主存、I/O设备(通过I/O接口)各大部件之间的信息传输线。
按系统总线传输信息不同,又可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线:用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,一般为8位、16位或32位。
地址总线:主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。
单向传输控制总线:是用来发出各种控制信号的传输线。
通常对任一控制线而言,它的传输是单向的,但对于控制总线总体来说,又可认为是双向的。
3、一个容量为16KX32位的存储器,其地址线和数据线的总和是多少?当选用下列不同规格的存储芯片时,各需要多少片?1KX4位,2KX8位,4KX4位,16KX1位,4KX8位,8KX8位解:地址线和数据线的总和=14+32=46根各需要的片数为:1KX4:16KX32/1KX4=16X8=128片2KX8:16KX32/2KX8=8X4=32片4KX4: 16KX32/4KX4=4X8=32片16KX1:16KX32/16KX1=32片4KX8:16KX32/4KX8=4X4=16片8KX8:16KX32/8KX8=2X4=8片4、指令周期,指令周期是否有一个固定值?为什么?指令周期:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期,也即CPU完成一条指令的时间。
否,因为由于各种指令操作功能不同,因此各种指令的指令周期是不同的。
计算机组成原理附标准答案白中英3篇
计算机组成原理附标准答案白中英第一篇:计算机组成原理概述计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一门基础课程,主要涉及计算机硬件系统的组成、功能及其相互关系。
它研究计算机系统是如何通过使用各种硬件和软件资源来执行指令,并最终完成各种任务的。
计算机组成原理的学习内容包括:计算机硬件系统组成与功能、数据的表示与存储、指令系统与指令执行、中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)系统、系统总线、计算机系统性能指标等。
在计算机系统中,CPU是整个系统的“大脑”,它负责执行指令,控制计算机系统的运行和协调各个部件的工作。
存储器用于存储程序和数据,包括主存储器和辅助存储器两种。
I/O系统则用于计算机与外部设备的信息交互。
而系统总线则用于连接CPU、存储器和I/O系统等各个部件,是系统中起连接作用的硬件。
指令系统是计算机硬件系统的重要组成部分,它定义了计算机系统可以执行的指令,包括指令格式、寻址方式、操作码等。
指令执行则是指计算机根据指令系统中规定的指令进行计算和处理,从而完成用户所需的功能。
指令执行包括取指令、指令译码和指令执行三个步骤。
计算机系统性能指标包括:处理器时钟频率、指令执行时间、吞吐量、响应时间等。
处理器时钟频率是指处理器每秒钟发生的时钟脉冲数,通常以GHz为单位。
指令执行时间是指一条指令完成所需的时间,吞吐量是指单位时间内系统完成的任务数,响应时间是指系统对任务请求的响应时间。
总之,计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一门重要课程,掌握它可以帮助我们深入了解计算机硬件系统的组成与功能,更好地理解计算机系统的工作原理,从而进一步提高计算机系统设计与开发的水平。
第二篇:CPU与指令执行CPU是计算机系统中最重要的部件之一,它负责执行计算机系统中的指令。
CPU由控制器和运算器两部分组成。
控制器用于控制CPU的工作,它根据指令系统中的规定执行指令,包括取指令、指令译码、指令执行等几个步骤。
取指令是指控制器从指令存储器中读取指令,指令译码是指控制器将指令中的操作码、寻址方式等信息进行解析和分析,指令执行则是指控制器根据指令中的操作码及其操作数完成运算或处理。
计算机组成原理
计算机组成原理计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要内容之一,它是对计算机系统内部结构及其相互关系的深入研究。
计算机组成原理作为计算机科学与技术的基础课程,具有非常重要的意义。
下面将从计算机组成原理的概念、结构、指令系统、中央处理器、存储器、输入输出子系统等多个方面进行阐述。
一、计算机组成原理的概念计算机组成原理是指计算机实现各种功能的基本原理,其中包括计算机硬件系统、软件系统以及两者之间的相互关系。
计算机组成原理的研究内容主要包括计算机的硬件结构、指令系统、中央处理器、存储器、输入输出子系统等。
二、计算机硬件结构计算机硬件结构是计算机组成原理的基础,计算机硬件系统的组成包括中央处理器、存储器、输入输出子系统、通信子系统等几个部分。
其中,中央处理器是计算机硬件系统的核心部分,它由运算器、控制器和寄存器三部分组成,运算器和控制器这两个部分分别对数据进行计算和控制存储器等硬件的工作,而寄存器则用于临时存放指令和数据等。
存储器是用于存储数据的关键部件,它包括主存储器和辅助存储器两部分。
主存储器通常指的是内存,使用频率较高且容量较小,而辅助存储器则包括硬盘、光盘等,使用频率较低但容量较大,主要用于存储大量的数据和程序。
输入输出子系统用于连接计算机与外部设备,如键盘、鼠标、打印机、显示器等,让计算机能够与外部设备进行数据交换。
通信子系统则用于将计算机连接到互联网或其他计算机中,以进行网络通信和数据传输。
三、指令系统指令系统是计算机组成原理的重要组成部分,它由一条或多条指令组成,用于控制中央处理器执行各种操作。
指令系统可以分为机器指令和汇编指令两种形式。
机器指令是计算机硬件能够直接识别执行的指令,通常使用二进制编码表示。
而汇编指令则是机器指令的易于理解的文本形式,通常使用助记符等易于理解的符号表示。
指令系统的设计需要考虑到多种因素,如效率、简洁性、可扩展性、易于实现等。
具体来说,指令系统应该是能够快速执行的,同时也应该易于理解和学习,一方面需要减少指令的数量和长度,另一方面需要增加指令的功能和灵活性。
《计算机组成原理》名词解释
摩尔定律:对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测,其主要内容是:成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番,性能将提高一倍,而其价格将降低一半。
主存: 计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取。
控制器:计算机的指挥中心,它使计算机各部件自动协调地工作。
时钟周期:时钟周期是时钟频率的倒数,也称为节拍周期或T周期,是处理操作最基本的时间单位。
多核处理器:多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。
字长:运算器一次运算处理的二进制位数。
存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。
CPI:指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
MIPS:用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标,该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。
CPU时间:计算某个任务时CPU实际消耗的时间,也即CPU真正花费在某程序上的时间。
计算机系统的层次结构:计算机系统的层次结构由多级构成,一般分成5级,由低到高分别是:微程序设计级,机器语言级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级。
基准测试程序:把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。
软/硬件功能的等价性:从逻辑功能的角度来看,硬件和软件在完成某项功能上是相同的,称为软/硬件功能是等价的,如浮点运算既可以由软件实现,也可以由专门的硬件实现。
固件:是一种软件的固化,其目的是为了加快软件的执行速度。
可靠性:可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。
产品可靠性定义的要素是三个“规定”:“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。
MTTF:平均无故障时间,指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。
MTTR:系统的平均修复时间。
MTBF:平均故障间隔时间,指相邻两次故障之间的平均工作时间。
可用性:指系统在任意时刻可使用的概率,可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。
王道计算机组成原理
王道计算机组成原理计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程,它是计算机科学与技术专业学生的基础课程之一。
计算机组成原理课程的主要目的是让学生了解计算机的基本工作原理,包括计算机的硬件组成、数据的表示与运算、指令系统与指令的执行、中央处理器(CPU)的结构与功能、存储器的层次结构与管理、输入输出系统的基本原理等内容。
通过学习计算机组成原理,可以帮助学生建立对计算机系统整体结构和工作原理的认识,为进一步学习计算机体系结构、操作系统、编译原理、计算机网络等课程打下坚实的基础。
计算机组成原理课程通常包括以下几个方面的内容:一、计算机系统概述。
计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。
硬件是计算机的实体部分,包括中央处理器、存储器、输入输出设备等;软件是计算机的非实体部分,包括系统软件和应用软件。
计算机系统的硬件和软件之间通过指令集体系结构(ISA)进行了良好的分离,这是计算机系统设计的基本原则之一。
二、数据的表示与运算。
计算机中的数据是以二进制形式表示的,包括整数、浮点数、字符等。
在计算机中,数据的运算是通过算术逻辑单元(ALU)来完成的,ALU可以对数据进行加减乘除等运算,也可以进行逻辑运算,如与、或、非等。
三、指令系统与指令的执行。
计算机通过执行指令来完成各种操作,指令系统是计算机硬件与软件之间的接口。
指令的执行包括取指令、译码指令、执行指令、访存等步骤,这些步骤是计算机工作的基本流程。
四、中央处理器(CPU)的结构与功能。
中央处理器是计算机的核心部件,它包括运算器、控制器、寄存器等部分,负责执行指令、进行数据运算等功能。
五、存储器的层次结构与管理。
存储器是计算机中用来存储数据和程序的设备,包括内存和外存。
存储器的层次结构包括高速缓存、内存、磁盘等,存储器管理是操作系统的重要功能之一。
六、输入输出系统的基本原理。
输入输出系统是计算机与外部设备之间的接口,它包括输入设备、输出设备、存储设备等,输入输出系统的设计对计算机系统的性能和可靠性有重要影响。
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总线:连接多个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。
在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的消息。
分为片内总线,系统总线和通信总线。
时钟周期:也称为振荡周期,定义为时钟频率的倒数。
时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。
机器周期:完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成存储容量:存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量,用存储器中存储地址寄存器MAR 的编址数与存储字位数的乘积表示。
即:存储容量 = 存储单元个数 * 存储字长立即寻址:立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内,即形式地址A不是操作数的地址,而是操作数本身,又称之为立即数。
数据是采用补码的形式存放的把“#”号放在立即数前面,以表示该寻址方式为立即寻址。
直接寻址:在指令格式的地址字段中直接指出操作数在内存的地址ID。
在指令执行阶段对主存只访问一次。
计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。
主机:是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;PC:程序计数器,其功能是存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下一条指令地址。
IR:指令寄存器,其功能是存放当前正在执行的指令。
CU:控制单元(部件),为控制器的核心部件,其功能是产生微操作命令序列。
ALU:算术逻辑运算单元,为运算器的核心部件,其功能是进行算术、逻辑运算。
ACC:累加器,是运算器中既能存放运算前的操作数,又能存放运算结果的寄存器。
MAR:存储器地址寄存器,在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
MDR存储器数据缓冲寄存器,在主存中用来存放从某单元读出,或要写入某存储单元的数据。
I/O输入/输出设备,为输入设备和输出设备的总称,用于计算机内部和外界信息的转换与传主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件: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,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。
存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。
机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长:一条指令的二进制代码位数。
微指令:取指周期:PC->MAR,1->R,M(MAR)->MDR,MDR->IR,OP(IR)->CU,(PC)+1->PC间指周期:Ad(IR)->MAR,1->R,M(MAR)->MDR执行周期:MDR->MAR,Ad(IR)->MAR,取数指令“LDA M”:1->R,M(MAR)->MDR,MDR->ACC存数指令“STA M”:1->W,ACC->MDR,MDR->M(MAR)加法指令“ADD M”:1->R, M(MAR)->MDR, (ACC)+(MDR)->ACC1什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线的负载,总线上的部件都应具备什么特点?解:总线是多个部件共享的传输部件;总线传输的特点是:某一时刻只能有一路信息在总线上传输,即分时使用;为了减轻总线负载,总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
2. 总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,它们各有何作用,是单向的,还是双向的,它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系?答:按照连接部件的不同,总线可以分为片内总线、系统总线和通信总线。
系统总线是连接CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。
系统总线按照传输信息不同又分为地址线、数据线和控制线。
地址线是单向的,其根数越多,寻址空间越大,即CPU能访问的存储单元的个数越多;数据线是双向的,其根数与存储字长相同,是机器字长的整数倍。
试比较同步通信和异步通信。
解:同步通信——由统一时钟控制的通信,控制方式简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差异较大时,总线工作效率明显下降。
适合于速度差别不大的场合;异步通信——不由统一时钟控制的通信,部件间采用应答方式进行联系,控制方式较同步复杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差异较大时,有利于提高总线工作效率。
为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点?解:半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制,又能像异步通信那样允许传输时间不一致,因此工作效率介于两者之间。
2. 计算机中哪些部件可以用于存储信息?按速度、容量和价格/位排序说明。
答:计算机中寄存器、Cache、主存、硬盘可以用于存储信息。
按速度由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘;按容量由小至大排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘;按价格/位由高至低排序为:寄存器、Cache、主存、硬盘。
存储器的层次结构主要体现在什么地方//为什么要分这些层次//计算机如何管理这些层次答:存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。
主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序员的角度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于主存。
综合上述两个存储层次的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
主存与Cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。
而主存—辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部份通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)大得多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。
因此,这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。
4. 能不能说机器的主频越快,机器的速度就越快,为什么?不能说机器的主频越快,机器的速度就越快。
因为机器的速度不仅与主频有关,还与数据通路结构、时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关,要看综合效果。
什么叫刷新?为什么要刷新?说明刷新有几种方法。
解:刷新——对DRAM定期进行的全部重写过程;刷新原因——因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充,因此安排了定期刷新操作;常用的刷新方法有三种——集中式、分散式、异步式。
集中式:在最大刷新间隔时间内,集中安排一段时间进行刷新;分散式:在每个读/写周期之后插入一个刷新周期,无CPU 访存死时间;异步式:是集中式和分散式的折衷。
7.2 什么叫寻址方式?为什么要学习寻址方式?寻址方式:指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法,它与硬件结构紧密相关,而且直接影响指令格式和指令功能。
学习寻址方式,是为了找到指令中参与操作的数据,然后根据指令,得出结果。
半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种?解:半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种:线选法和重合法。
线选法:地址译码信号只选中同一个字的所有位,结构简单,费器材;重合法:地址分行、列两部分译码,行、列译码线的交叉点即为所选单元。
这种方法通过行、列译码信号的重合来选址,也称矩阵译码。
可大大节省器材用量,是最常用的译码驱动方式。
1.I/O有哪些编址方式?各有何特点?解:常用的I/O编址方式有两种:I/O与内存统一编址和I/O独立编址。
特点:I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式,I/O设备和主存占用同一个地址空间,CPU可像访问主存一样访问I/O设备,不需要安排专门的I/O指令。
I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码,此时I/O地址与主存地址是两个独立的空间,CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。
什么是I/O接口?它与端口有何区别?为什么要设置I/O接口?I/O接口如何分类?解:I/O接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件;I/O端口一般指I/O接口中的各种寄存器。
为了便于程序对这些寄存器进行访问,通常给每个寄存器分配一个地址编号,这种编号被称为I/O端口地址,相应的寄存器也叫作I/O端口。
I/O接口和I/O端口是两个不同的概念。
一个接口中往往包含若干个端口,因此接口地址往往包含有若干个端口地址。
由于I/O设备的物理结构和工作速率一般与主机差异很大,无法直接相连,因此通常通过I/O接口进行连接。
I/O接口分类方法很多,主要有:按数据传送方式分,有并行接口和串行接口两种;按数据传送的控制方式分,有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。
10、常用的I/O 方式控制方式:程序查询、中断、DMA的基本概念。
程序查询:由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备,从而控制I/O设备与主机交换信息。
程序中断方式:CPU在启动I/O设备后,不查询设备是否已经准备就绪,继续执行自身程序,只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才予以响应,这将大大提高CPU的工作效率。
DMA方式:主存与I/O设备之间有一条数据通路,主存与I/O设备交换信息时,无须调用中断服务程序。
说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。
中断向量地址和入口地址的区别:向量地址是硬件电路(向量编码器)产生的中断源的内存中断向量表表项地址编号,中断入口地址是中断服务程序首址。
中断向量地址和入口地址的联系:中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器(入口地址的地址),通过它访存可获得中断服务程序入口地址。
(两种方法:在向量地址所指单元内放一条JMP指令;主存中设向量地址表。
参考8.4.3)7.1 什么叫机器指令?什么叫指令系统?为什么说指令系统与机器指令的主要功能以及与硬件结构之间存在着密切的关系?机器指令:是CPU能直接识别并执行的指令,它的表现形式是二进制编码。
机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。
指令系统:计算机所能执行的全部指令的集合,它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。
指令系统是计算机硬件和软件的接口部分,是全部机器指令的集合。
7.3什么是指令字长、机器字长和存储字长?指令字长:是指机器指令中二进制代码的总位数。
指令字长取决于从操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。