计算机组成原理

计算机系统：软件和硬件

硬件：电子元件，各类光，电，机器设备。

软件：系统软件和应用软件。

系统软件主要用来管理这个计算器系统，监视服务，是系统资源得到合理的调度，高度运行。包括：标准程序库，语言处理程序，操作系统，数据库管理系统，网络软件等。

应用系统：主要是用户自定义的各种程序。

计算机层次：软件想要在计算机里运行，首先要将高级语言程序翻译成汇编语言（翻译程序），然后翻译成机器语言。翻译程序分为编译程序和解释程序。

组成：

现在我们日常生活中使用的计算机仍旧是根据冯。诺依曼的体系；计算机有五大部分组成，运算器，控制器，存储器和输入输出设备。

指令和数据已同等地位存放在存储器内，并按地址访问，由二进制表示。指令有操作码和地址码组成。指令在存储器里按顺序存放。

机器字长：指的是cpu一次能处理数据的位数，通常与cpu寄存器的位数有关

存储容量：存储单元个数*存储字长

运算速度：和主频，运行什么样的操作，主存本身的速度有关

总线：片内总线和系统总线。系统总线：数据总线，控制总线和地址总线。

结构：单结构总线（所有设备一个总线）和多结构总线（不同的设备间有自己独立的总线）。

总线的指标：宽度（根数）带宽（传输速率）时钟同步和异步，信号线数，总线控制方式。

总线通信控制（总线的使用）

存储器：

介质分类：半导体，磁表面，磁芯，光盘

存取方式：随机存储器RAM和只读存储器。RAM任意一个单元都可以随机的读写，ROM是指在正常使用的时候不能改变ROM中的值。随着工艺的改进出现了PROM（可以编程一次），EPROM（高压，紫外线清楚可编程），EEPROM（电子式可编程）和快速闪存。

主存：根据MAR访问某个存储单元时要经过地址译码，驱动电路才能够找到要访问的单元，经过读出放大器才可以将存储字送到MDR

主存中存储单元地址的分配：是有单元地址号来表示的，地址总线是用来指出存储单元的地址号的。

主存的技术指标：存储容量和存储速度。

RAM可分为静态和动态。静态是用触发器原理工作，信息读出后不再改变；动态的是电容存储电荷维持状态一般只能1~2ms。

存储单元的访问是随机的。不常访问的单元容易数据丢失。因此要进行刷新。可分为集中，分散和异步刷新几种方式。

存储器的校验：汉明码，循环冗余校验码

高速缓存：访问的集中化，将经常访问的指令和数据放入缓存，减少访问主存的次数。

辅存：硬磁盘软磁盘磁带（磁表面存储器），光盘

磁记录原理：通过写入线圈输入的方向和电流的大小使磁头导磁体磁化，产生一定的向量磁场。通过电流的方向不同分别刻录0和1。

输入和输出系统

组成：I/0硬件和软件
软件：将用户编制的程序输入主机，将结果输出给用户，实现输入系统和主机的工作协调（i/0指令和通道指令）
i/0设备和主机信息传输的控制方式，程序查询，程序中断，DMA。

中央处理器

在机器的内部都是以补码的方式存储和运算的。
正数：原码，反码，补码全部相同，符号位是0。负数符号位1，补码是反码加1；
在计算机中的运算都可以转换成移位和加法来完成。
加法：【A】补+【B】补=【A+B】补；加法：【A】补+【-B】补=【A-B】补；乘法：移位后相加；除法：移位后减法

指令系统

指令：操作码和地址码
地址码：用来指出源操作数的地址（一个或两个），结果地址和下一条指令地址-----四地址指令
程序计数器PC存放下一条指令地址------三地址指令
一个参数的地址也是存放结果的地址或是中间结果存放在寄存器ACC中------二地址指令
将一个参数放到ACC中------ 一地址指令
不要参数：关机等------0地址指令

操作类型：数据传送，算术逻辑，移位，转移，输入输出
陷阱指令：一种意外事故的中断。

数据的寻址：立即数，直接，隐含（操作数在寄存器活操作码中），间接，寄存器寻址（地址码给出寄存器编号），寄存器间接，基址寻址，变量寻址，相对寻址（用于转移指令）。基址寻址主要用于为程序和数据分配空间，通常是有操作系统活管理程序确定，在程序中值是不可变的。变址寻址用来处理数组问题
堆栈寻址：可用寄存器实现，也可用主存一部分实现。
指令系统都是围绕着缩小和高级语言的差异，有利于操作系统的优化而进行的。编译器的任务是为每一天高级语言的语句编制一系列机器指令。
RESC技术：常用的指令只有20%，用常用的组合实现不常用的指令。

cpu寄存器:
用户可见：通用寄存器；可以满足寻址方式所需，也可用于存放操作数。数据寄存器：存放操作数，地址寄存器存放基址寻址的段指针，用于变址和栈指针。条件码寄存器。
控制盒状态寄存器：用于cpu的操作和运算。MAR，MDR，PC，IR

指令流水原理，中断技术

时钟：为了使控制单元按照一定先后顺序，一定的节奏发出各个控制信号，控制单元要接收时钟控制