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计算机系统概述


计算机系统概述

新的学期开始啦,今天简要介绍一下计算机系统的层次结构及其性能指标

计算机系统

计算机系统图示

计算机系统的层次结构

计算机系统的层次结构图示

冯.诺依曼体系结构

    美国科学家冯诺依曼提出采用二进制作为数字计算机数制基础的理论,二进制只有0、1两个状态,较于十进制运算规则更简单,可用布尔代数的方法实现运算电路。冯诺依曼提出 存储程序程序控制的思想。存储程序是将解题的步骤编制成程序,然后将程序和运行程序所需的数据以二进制的形式存放在存储器中。程序控制是指计算机的控制器逐条取出存储器中的指令并按顺序执行,控制个功能部件进行相应的操作,完成数据的加工处理。
   按照冯诺依曼的设计思想,计算机的硬件系统包括 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件

现代计算机硬件结构:
现代计算机硬件框图

冯诺依曼体系结构:
冯诺依曼体系结构
冯诺依曼体系结构以运算器为核心,数据的输入和输出必须经过运算器,算数和逻辑运算也要通过运算器做,运算器会非常的繁忙。且该结构不具有层次化的划分。

计算机的解题过程

编程举例

编程举例
程序——————— 运算的全部步骤
指令——————— 每一个步骤

    计算机的解题过程需要用到五大部件,下面我们就简要说明一下存储器、运算器和控制器的基本组成,较详细介绍后面章节会写(有时间的话[]~( ̄▽ ̄)~*)。

存储器的基本组成

主存储器
存储体 —— 存储单元 —— 存储元件(0/1)
  • 存储单元:存储一串二进制代码
  • 存储字:存储单元中二进制代码的组合
  • 存储字长:存储单元中二进制代码的位数
每个存储单元赋予一个地址,按地址寻访
  • MAR: 存储器地址寄存器,反应存储单元的个数
  • MAR:存储器数据寄存器,反映存储字长

运算器的基本组成和操作过程

运算器示意图

寄存器的分配
寄存器的分配

控制器的基本结构

控制器的功能
1.解释指令 2.保证指令按序执行
控制器图示

主机完成一条指令的过程(以取数指令为例)

取数过程

ax^2+bx+c程序的运行过程

ax^2+bx+c程序的运行过程

   重头戏来啦,也是考点:计算机硬件的主要性能指标。

计算机硬件的主要性能指标

计算机硬件的主要性能指标

    好啦,计算机的系统概述就介绍到这里啦,有啥错误希望大家可以指出,共同进步呀。

文章作者: 涂爽
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2020-11-05
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