计算机组成原理

一．计算机系统的概述

1.1计算机的发展历史

1.计算机的四代变化 1) 第一代计算机——电子管时代 2) 第二代计算机——晶体管时代 3) 第三代计算机——中小规模集成电路时代 4) 第四代计算机——超大规模集成电路时代

2.计算机发展基本概念及规则 1) 摩尔定律。当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管的数目，约每隔18个月（约两年）便会增加一倍，性能也将增加一倍。 2) 计算机中的存储单位（由小到大依次为）

1. 位（bit，缩写为小写的b，计算机存储的最小单位，1位即是0或者1，代表高低电平两种状态）
2. 字节（byte，缩写为大写的B，计算机存储的基本单位，1字节等于8位）
3. Kb（1024 bit 一定注意b是大写还是小写，容易挖陷阱）
4. KB （1024 byte）
5. MB （1024 KB）
6. GB （1024 MB）

3) 计算机语言的发展（从低级到高级依次为）

1. 机器语言（0、1，计算机唯一可以直接执行的语言）
2. 汇编语言（符号语言，总体还是不符合人类语言习惯）
3. 高级语言（基本符合人类语言习惯，高级语言的发展真正促进了软件的发展）
- 编译执行：c++，c……
- 解释执行：Python，Javascript……

优劣：

  1. 机器语言具有灵活、直接执行和速度快等特点，但是直观性差，还容易出错。
  2. 汇编语言保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点，可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备，但是不同的机器就有不同的汇编语言，因此可移性弱
  3. 高级语言它是以人类的日常语言为基础的一种编程语言，使用一般人易于接受的文字来表示，优点是容易理解，可移植性高，缺点是执行速度慢，占用内存多

1.2 计算机的构成

1) 现代计算机的设计理念，也就是冯诺依曼体系——存储程序，程序控制（指令和数据是平等的）。 2) 现代计算机的五大构成

- 输入设备
- 输出设备，如打印机，绘图仪
**注:触控光屏既算输入设备，也算输出设备**
- 控制器,是计算机中的指挥中心，由其“指挥”计算机中的其他硬部件。

控制器中的硬部件有:PC（程序计数器）、IR（指令寄存器）、CU（控制单元）

~~什么是寄存器? 暂时保存指令的寄存器件~~（这不是常识吗）
- 存储器,计算机中的存储部件，可以用来存储程序和数据。

存储器中的硬部件有:MAR（地址寄存器），MDR（数据寄存器），cache（高速缓存）

- RAM （random access memory）（read and write memory）
（随机存取储存器）（既可以读，又可以写的存储器）
- ROM（read only memory）
（只读存储器）
> Ram：断电以后数据不保存的存储器
> Rom: 断电以后数据保存的存储器，其中封存计算机中最基本的底层操作，它只能由计算机硬件生产厂家（不是操作系统生产厂家）进行写入
> 缓冲池、cache(高速缓存)协调不同硬件差异速度的器件

Cache:协调cpu和内存的速度差异的器件,整个cache都是用sram

Cache=sram>dram>flash>rom>硬盘

- 运算器是计算机中的执行部件，它能执行算术运算和逻辑运算。

运算器中的硬部件有:ALU（算术运算器）、ACC（累加器） CPU是由运算器和控制器组成的！！！

地址总线：决定芯片查找地址的范围，n根地址总线的查找范围是2^n个存储单元

数据总线:cpu与内存或者其他器件之间数据传输的通道，数据总线宽度决定了数据传输的效率，一根数据总线能够传输一位数据

控制总线:传输一些基本控制信息

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