第一讲 计算机组成与结构(初稿)

计算机组成与结构

  • 计算机指令
  • 常见CPU寄存器类型有哪些?
  • 存储器分类?
    • 内存?
    • 存储器基本组成:
  • 控制器的基本组成
  • 主机完成指令的过程
    • 以取数指令为例
    • 以存数指令为例
    • ax^2+bx+c程序的运行过程
  • 机器字长
  • 存储容量
  • 小试牛刀(答案及解析在后面)

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补充:CPU(中央处理单元)基本组成部分包括控制器(控制单元,CU)、运算器(算术逻辑单元,ALU)、寄存器。

计算机指令

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常见CPU寄存器类型有哪些?

  1. MAR(Memory Address Register):内存地址寄存器,用于存储即将从内存读取或写入到内存的数据的地址。
  2. MDR(Memory Data Register):内存数据寄存器,也称为内存缓冲寄存器,用于暂存从内存读取的数据或要写入内存的数据。
  3. PC(Program Counter):程序计数器,存储下一条要执行的指令的内存地址。
  4. IR(Instruction Register):指令寄存器,存储当前正在执行的指令。
  5. ACC(Accumulator):累加器,是一个特殊用途的寄存器,用于存储操作的中间结果。
  6. 通用寄存器:这些寄存器可以被程序用来存储临时数据和指令的结果,它们的具体数量和用途根据不同的CPU架构而有所不同。
  7. 标志寄存器:用于存储指令执行后的状态信息,如零标志、进位标志、溢出标志等。

存储器分类?

可分为主存储器(简称主存或内存)和 辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。

内存?

内存一般采用半导体存储单元,包括随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)以及高速缓存(CACHE)

RAM (Random Access Memory)随机存取存储器 和 ROM(Read-Only Memory)只读存储器,都属于内存储器的范畴,但在实际应用和讨论中,大家更倾向于将RAM称为“内存”,而将ROM视为一种特殊的、用途更为固定的存储设备。

存储器基本组成:

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存储单元 存放一串二进制代码
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 (看到长度就想到要数这条代码有几个位数)

MAR 存储器地址寄存器,反映存储单元的个数(地址反映单元)
MDR 存储器数据寄存器反映存储字长(数据反映字长)

eg:
设 MAR = 4 位 ,MDR = 8 位
存储单元个数 16 (2^4),存储字长 8

控制器的基本组成

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控制器的组成部分主要由PC(程序计数器)、IR(指令寄存器)、CU(控制单元)。

主机完成指令的过程

以取数指令为例

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以存数指令为例

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ax^2+bx+c程序的运行过程

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机器字长

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存储容量

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小试牛刀(答案及解析在后面)

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在这里插入图片描述1. B。程序的入口地址通常存放在程序计数器(Program Counter,PC)中。程序计数器是一个特殊的寄存器,用于存放下一条要执行的指令的地址。

  1. B。CPU包括控制器、运算器、寄存器,不包括存储器。

  2. B。计算机中负责指令译码的部分是控制单元(Control Unit)。控制单元负责从内存中获取程序指令,解析并确定其类型,然后协调其他部件完成指令的执行。

  3. ABD。控制器的组成部分主要由PC(程序计数器)、IR(指令寄存器)、CU(控制单元)。

  4. B。 32位微机是指该计算机所用CPU能同时处理32位二进制数。

  5. B。看到存储就看选项是否有存储,看到字长就想到位数(想看下有多长就数位数),存储字长指的是存放在一个存储单元中的二进制代码位数。存储字(少了个长字)是指存放在一个存储单元中的二进制代码组合。

  6. D。IR(Instruction Register)指令寄存器,存储当前正在执行的指令。

  7. A。MAR 存储器地址寄存器,反映存储单元的个数,那么它的位数就是表示这个存储单元(地址)的长度, MDR 存储器数据寄存器反映存储字长(数据反映字长)。

  8. C。在一个8位的计算机系统中,若以16位来表示地址,这意味着地址空间的大小由16位二进制数决定。一个16位的二进制数可以表示从0到216-1的整数,共有216个不同的值。因此,该计算机系统有2^16个地址空间,也就是65536个。

  9. B。字长=机器字长。

ALU(算术逻辑单元):其位数通常与机器的字长相同,因为ALU负责执行所有的算术和逻辑操作,这些操作的位数需要匹配机器处理数据的能力。

指令寄存器:通常包含了当前正在执行的指令,它的大小需要能够容纳足够的信息来表示任何指令,这并不一定与机器的字长相同,但在很多情况下,为了简化设计,其大小会与机器字长相匹配。

通用寄存器:在很多体系结构中,通用寄存器的大小与机器的字长相同,因为它们用于存储操作数和中间结果,这些操作数和结果的大小直接关联到了机器字长。

浮点寄存器:用于存储浮点数值,其大小并不一定与机器字长相同。浮点寄存器的大小通常是为了满足特定的浮点数标准,如IEEE 754,这可能与机器的字长无关。

由此可知,ALU和通用寄存器的位数一定与机器字长相同。

  1. D。应用软件是指用户为了完成特定的任务而使用的软件,它直接与用户的需求相关,例如文本编辑器、电子表格、图像处理软件等。文本处理:是典型的应用软件,用于创建和编辑文档。

  2. B。 程序运行时的存储位置指的是程序执行期间所使用的存储资源,这包括了程序的代码、数据和执行时产生的临时信息。内存:是程序运行时存放其代码和数据的主要位置,允许快速访问。

选项不好对应着看?
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