计算机组成原理1 组成与各部件流程 9.1
1.1.1 计算机系统
软件+硬件
硬件就是实体部分，包括主机和外设
软件是放在主存或辅存的程序，包括系统软件和应用软件。
系统软件就是系统程序，管理计算机的系统和监视服务，包括标准程序库、语言处理程序、操作系统、操作系统、服务程序、数据库管理程序、网络软件
应用软件就是应用程序。
1.1.2 计算机的层次结构
现代计算机的解题过程如下：
用高级语言编写程序（源程序）->将程序和数据放入计算机中->由计算机翻译为机器能识别的机器语言程序（obj目标文件）->运行。
机器语言的发展
早期只能识别01机器语言。用二进制代码编写。
符号式设计语言（汇编语言），用ADD SUB MUL DIV表示加减乘除，形成由虚拟机翻译高级语言为实际机器输出机器语言。
但每一台机器都有唯一的汇编语言，非常不方便。
面对问题的高级语言——FORTRAN BASIC Pascal。
翻译程序有两种——编译程序 解释程序，对应全部翻译和一次翻译一句执行一句。
M0实际机器可以向上扩展为高级语言机器，也可以向下扩展为微程序机器，用于处理传统机器M1的机器指令。
计算机就是一个四级系统，分别用于写高级语言->翻译为汇编语言->用微程序解释机器指令->用硬件直接执行微指令。
其中M1M2之间也有由操作系统软件构成的虚拟机.
计算机组成与计算机体系结构
计算机体系结构——计算机系统的属性
计算机组成——如何实现计算机体系结构 体现的 属性
指令系统体现了机器的属性是计算机结构问题；
指令系统如何实现是计算机组成问题；
本书研究如何实现的问题。
1.2 计算机的基本组成
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于存储器内，并可按地址寻访。
- 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存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
- 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
运算器用了完成算术、逻辑运算，将运算的中间结果存储在运算器内！！！
存储器用于存放数据和程序
控制器用于控制程序和数据的输入、运行处理
五大件在控制器的指挥下自动工作。
运算器和控制器往往集成在一张芯片上，因此称为CPU中央处理器。
同时，CPU和主存储器合称主机.
1.2.3 计算机工作步骤
上机前准备
数学建模
确定计算方法
编写程序
计算步骤
程序——运算的全部步骤
指令——单个步骤
指令（对哪个数据做什么）格式举例
操作码（做什么）+地址码（对这个数据）
指令集
取数a——[a]->ACC 将a的地址放入累加器ACC中 1
存数到b——[ACC]->b 10
加γ——[ACC]+[γ]->ACC 11
乘δ——[ACC]X[δ]->[ACC] 100
打印σ——[σ]->打印机 101
停机 11
解题步骤
运算器的基本组成
ACC——加法器
ALU——算数逻辑单元
MQ——乘商寄存器
存储器的基本组成
存储单元——存放二进制代码，每个存储单元赋予一个地址
存储字——二进制代码的组合
存储字长——存储单元中二进制代码的位数
MAR——存储器地址寄存器 （要在存储器中访问哪个地址）反映存储单元个数
通过MAR访问存储体
MDR——存储器数据寄存器 （这个地址的内容是什么）memory data register 反映存储字长
收到MAR指令读取后存储到这里
运算器基本组成和操作过程——四则运算如何在运算器中如何实现
MQ——商乘寄存器 处理乘除操作
加减法
乘法
除法
控制器的基本组成
控制指令如何操作，如何存储数据，是运算器是实现手段
执行步骤：
取指令（PC）-
分析指令（IR）
执行指令（CU）
PC——程序计数器
存放当前预执行指令的地址，执行完后加一
IR——指令寄存器
存放了当前预执行的指令
主机完成指令的过程——以取指令为例
10.PC加一
MAR MDR不是那个作用吗？
存指令为例
10.PC加一
地址码发送到MAR MAR根据地址访问存储器，将对应存储单元数据发送到MDR，通过MDR发送到IR，分析指令，执行。IR告诉MAR对M地址进行存储操作，MAR访问存储单元，然后从ACC中存储M到MDR，存入存储体。
取指令 PC MAR M MDR IR
分析指令 IR CU
执行指令 IR MAR M MDR
如何区分数据和指令
1.3 计算机硬件的技术指标
机器字长 ：32 64位系统——指CPU一次能处理数据的位数，和寄存
器位数有关
运算速度 ：
存储容量 ：主存+辅存
讲了什么
计算机的组成
由存储器 运算器 控制器 构成
程序是由指令组成的，指令是操作码+地址码
讲存储器 控制器 运算器如何运作的，存储操作的过程
衡量计算机性能的指标