考研计算机冲刺班组成原理讲义-杨楠VIP专享VIP免费

第1页共57页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共57页《计算机组成原理》部分【考查目标】1.理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。2.理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。3.能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。一、计算机系统概述本章属于计算机组成原理概述部分，内容比较简单，也容易掌握，在考研中没有太难的题目。下面就本章内容，主要部分作以下归纳：（一）计算机的类型电子计算机分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机。电子数字计算机的主要特点是：按位运算。数字计算机又可分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机。它们的区别在于体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等。计算机的应用范围：社会的各个领域。（二）计算机发展历程计算机系统的发展历史如下：第1代计算机（1946年—1957年）：电子管时代；第2代计算机（1958年—1964年）：晶体管时代；第3代计算机（1965年—1971年）：中小规模集成电路时代；第4代计算机（1972年—1985年）：超大规模集成电路时代；第5代计算机（1986年—至今）：巨大规模集成电路时代。（三）计算机系统层次结构1.计算机硬件的基本组成硬件分为5大部分：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。早期运算器和控制器构成计算机的CPU，现在一般还加上CPU内部的Cache共同构第2页共57页第1页共57页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共57页成CPU，加入的是第一级Cache，也是存储器中速度最快，容量最小的存储器。对冯·诺依曼计算机体系结构的特点要有深刻的理解：使用二进制（为何用二进制？）存储程序，并且按照地址顺序执行。存储程序并按照地址顺序执行是冯•诺依曼计算机设计的关键思想。2.计算机软件的分类计算机软件按照面向对象的不同可分两类：系统软件和应用软件。系统软件：用于管理整个计算机系统，合理分配系统资源，确保计算机正常高效地运行，这类软件面向系统。应用软件：是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序，这类软件通常实现用户的某类要求。3.计算机的工作过程冯·诺依曼计算机特点基本上指出了计算机的工作过程。冯·诺依曼体系结构的基本思想是：存储程址顺序自动执行。首先将指令和数据存储到计算机中，计算机启动后，就能够序取出指令并依次执行，直到程序执行完毕，得到计算结果为止。冯·诺依曼体系结构计算机包含5个基本部件：输入设备、运算器、控制器和输出设备。运算器进行数据运算和数据变换；控制器为计算机的工作提供统一的时钟，对程序的各基本操作进行时序分相应的控制信号，驱动计算机的各部件有序地完成程序规定的操作内容；存储器用来存放程序、数据和运算结果；输入瑜出设备则完成相应的输入输出转换。4．计算机系统的层次结构（1）层次结构。计算机系统是一个复杂的软、硬件结合体，它包含硬件系统和软件系统两部分。它通常由5个不同的级组成，在每一级都能够进行程序设计。由微程序设计级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级组成，如图所示：（2）软件和硬件逻辑上的等价性，任何操作可以由软件来实现也可以由硬件来实现。早期主要由软件来实现较复杂的逻辑（硬件软化），现在存在软件硬化的趋势。尤其注意计算机是一个软件和硬件结合的整体系统。固件：把软件刻入ROM,使软件固化，这样得到的一个实体就是固件。（3）兼容性。兼容性的设计思想实际上就是系列机的概念。在系列机中，新机型要求支持老机型上开发的软件；而且还有硬件上的兼容要求。兼容要求软件和硬件设备能够直接在不同的机型上使用。第3页共57页第2页共57页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共57页计算机系统的层次结构（四）计算机性能指标（1）基本字长。...