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一、计算机系统层次结构

1.计算机系统的组成

2.计算机硬件

2.1.冯·诺依曼机的基本思想

2.2.计算机功能组件

一、计算机系统层次结构

1.计算机系统的组成

计算机系统是由软件系统和硬件系统 。 硬件是指有形的物理设备，软件是指在硬件上运行的程序和相关数据以及文档。

2.计算机硬件

2.1.冯·诺依曼机的基本思想

冯·诺依曼在当时提出了 “存储程序” 的思想

冯·诺依曼机的特点：

1.采用‘’存储程序“的工作方式

2.计算机硬件是由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大组件组成（以运算器为中心）

3.指令和数据以同等地位存储在存储器中，形式上没有区别，但是计算机是能够区别他们的

4.指令和数据均采用二进制代码表示，指令由操作码和地址码组成，操作码指出操作类型（比如进行那种运算），地址码指出操作数的地址。

存储程序的基本思想是：将事先编制好的程序和原始数据送入主存后才能执行，一旦程序被启动执行，就无须操作人员干预，计算机自动逐条执行指令，直至程序执行结束。

2.2.计算机功能组件

1.输入设备：该设备主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入计算机。如键盘，鼠标，摄像机都是最常见的输入设备。

2.输出设备：该设备主要功能是将计算机处理结果以人们所能接受的形式或其他系统所要求的信息形式进行输出，如显示屏，打印机 都是计算机与外界交流的桥梁。

3.存储器：存储器分为主存储器（内存储器）和辅助存储器（外存储器），CPU可以直接访问内存储器，外存储器用于帮助主存储器记忆更多信息，外存储器中的信息必须调入内存储器后才可以被CPU进行访问。主存储器是按照存储单元的地址进行存取。

主存储器中各部分分工不同   存储体存放二进制信息，地址寄存器（MAR）存放访存地址，经过地址译码后找到所选的存储单元。数据寄存器（MDR）用于暂存要从存储器中读写的信息。

存储体是由许多存储单元组成，存储单元可以存储一串二进制代码，又称为存储字。这串代码的位数为存储字长（字节的偶数倍或1字节）

MAR  用于寻址，位数对应存储单元的个数  如  MAR位数为10   则存储单元有2^10=1024个存储单元

MDR的位数和存储字长相等。

MAR,MDR虽然是存储器的一部分，但是在现代计算机中却存在于CPU中，高速缓存（Cache）也存在于CPU中

4.运算器（冯·诺依曼机的中心）

运算器是计算机的执行部件，用于进行算术运算和逻辑运算。运算器中包含了很多通用的寄存器，用于暂存操作数和中间结果，如累加器（ACC），乘商寄存器（MQ），操作数寄存器（X），变址寄存器（IX ），基址寄存器（BR）其中前三个寄存器是必须具备的

核心是(ALU) 算术逻辑单元。

5.控制器

控制器是计算机指挥中心，由程序计数器（PC），指令寄存器（IR），控制单元（CU）组成。

PC：是用来存放当前欲执行指令的地址，可以自动加1以形成下一条指令的地址，它与主存的地址寄存器（MAR）之间有一条通路。

IR：是用来存放当前的指令的，内容来自主存的MDR（数据寄存器），指令包括操作码和地址码，指令中把操作码（OP）送至CU（控制单元），用于分析指令并发出各种微操作命令序列，地址码（AD）则送往MAR（地址寄存器）

运算器和控制器集成到同一个芯片上称为中央处理器（CPU）

CPU和主存储器一起组成主机

出主机外其他硬件设备称为外部设备。

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