计算机组成原理(唐塑飞)—笔记

第一章 计算机系统概论

1.

译程序，一种是解释程序。

✧

（源程序）的全部语句一次翻译成机器语言程

序，而后再执行机器语言程序。（先翻译全部，后执行全部）

✧

并且立即执行这

条语句，接着翻译源程序的下一条语句，即使下一条重复执行该语句，也必须重新翻译。（翻译一条，执行一条）

2. 多级层次结构的计算机系统：

3. 区别计算机体系结构与计算机组成的两个基本概念。

✧ 计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构

与功能特性。（计算机系统的属性通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性）（概念性的结构与功能特性）

✧ 计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。（具体指令的实现）

4.冯·诺依曼计算机的特点

✧计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。

✧指令和数据以同等地位存放在存储器内，并可按地址访问。

✧指令和数据均用二进制数表示。

✧指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在

存储器中的位置。

✧指令在存储器内按顺序访问。（存储程序）

✧机器已运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器来完成。

5.以存储器为中心的计算机结构框图:

6.计算机组成框图：

7.ALU和CU是CPU的核心部件。

✧ALU, Arithmetic Logic Unit）简称算术逻辑部件，用来完成算术

逻辑运算。

✧Control Unit ,CU）用来解释存储器中的指令，并发出各种操作命令来执

行指令。

8.M,各种逻辑元件及控制电路等。存储体由许多存储

单元组成，每个存储单元又包含若干个存储元件，每个存储元件能寄存一位二进制代码“0”，“1”。

9.主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储子各位的存，去。这种存取方式

成为按地址存取方式，即按地址访问存储器。（访存）

10.运算器（ALU）和控制器（CU）组成CPU,再加存储器（主存和辅存）构成主体，

最后加上输入输出设备构成硬件。

11.MAR 与MDR

✧存储器地址寄存器，用来存放要访问的存储

单元的地址，其位数对应存储单元的个数（MAR为10位，则有210=1024个存储单元）

✧存储器数据寄存器，用来存放从存储体某单元取

出的代码或者准备往某单元存入的代码，器位数和存储字长相等。

12.运算器最少包括3个寄存器和一个算术逻辑单元（ALU），其中ACC(Accumulator)为累

加器，MQ（Multiplier-Quotient Register）为乘商寄存器，X为操作数寄存器。

13.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？

✧通常完成一条指令可分为取指阶段和执行阶段。在取指阶段通过访问存储器可以将指

令取出；在执行阶段通过访问存储器可以将操作数取出。这样，虽然数据和指令都是

以0、1代码形式存在存储器中，但CPU可以判断出在取指阶段访问存储器取出的0、1代码是指令；在执行阶段访问存储器取出的0、1代码是数据。

14.控制器的三个阶段：

✧取指阶段：要命令存储器读出一条指令。

✧分析阶段：对指令进行分析，指出该指令要完成的操作，并按寻址特征指明操作数的

地址。

✧执行阶段：根据操作数所在的地址以及指令的操作码完成某种操作。

15.控制器由程序计数器（Program Counter, PC），指令寄存器（Instruction Register, IR）

以及控制单元（CU）组成。

✧PC用来存放当前欲执行指令的地址，它与主存的MAR之间有一条直接通路，具有

自动加1的功能，即可自动形成下一条指令。

✧IR用来存放当前指令，IR的内容来自主存的MDR。IR中的操作码（OP(IR)）送至

CU，记作OP(IR)→CU,用来分析指令；其地址码（Ad(IR)作为操作数的地址送至存储器的MAR），记作Ad(IR) →MAR。

✧CU用来分析当前指令所需完成的操作，并发出给中微操作的命令序列，用以控制所

有被控对象。

16.计算机硬件的主要技术指标：机器字长、存储容量和运算速度。

17.机器字长：

✧CPU一次能处理数据的位数，通常和CPU的寄存器位数有关。它直接

影响加法器，数据总线以及存储字长的位数。

18.存储容量：

✧存储器的容量应该包括主存和辅存容量。

✧= 存储单元个数X 存

储字长。（MAR的位数反映了存储单元的个数，MDR的位数反映了存储字长）。

✧

19.运算速度：现在计算机的运算速度普遍采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量，并

用MIPS（Million Instruction Per Second,百万条指令每秒）作为计量单位。

20.CPI：(Cycle Per Instruction)即执行一条指令所需的时钟周期数（机器主频的倒数）。

第二章计算机的发展和应用

1.计算机的产生和发展：

✧第一代电子管计算机（Electrionic Numerial Integrator And Computer, ENIAC）

✧第二代晶体管计算机

✧第三代集成电路计算机

✧第四代大规模和超大规模集成电路

第三章系统总线

1.计算机系统的五大部件之间的互联方式有两种：

✧

✧

2.

✧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受

相同的信息。

✧总线实际上是由许多传输线或通路组成，每一条可一位一位地传输二进制代码，一串

二进制代码可以在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干二进制代码。

✧总线上信息的传送：串行和并行。