计算机系统组成

硬件系统和软件系统

计算机硬件

1.冯诺依曼机基本思想

特点

1.采用“存储程序”工作方式

2.硬件系统由运算器，存储器，控制器，输入输出设备组成

3.指令和数据存在存储器中，形式无区别

4.指令和数据用二进制代码表示。指令由操作码和地址码组成

“存储程序”基本思想是：

将事先编好的程序和数据送入主存才能执行

2.计算机的功能部件

1.输入设备

2.输出设备

3.存储器

分为主存储器和辅助存储器（外存）

CPU能直接访问主存，赋存必须调入内存才能被CPU访问

主存

按存储单元的地址进行存取

地址寄存器（MAR）：用于寻址，位数对应存储单元个数，长度与PC长度相同

存放访存地址，经过地址译码找到所选的存储单元

数据寄存器（MDR）：位数与存储字长相等

暂存存储器中读或写的信息

时序控制逻辑：产生存储器操作的各种时序信号

4.运算器

用于逻辑运算和算术运算

核心：算术逻辑单元（ALU）

运算器包含若干通用寄存器（暂存操作数和中间结果），如累加器（ACC），乘商寄存器（MQ），操作寄存器（X），变址寄存器（BR）等，前三个寄存器必须

运算器还有程序状态寄存器（PSW），用于存放ALU运算得到的标志信息和处理机的状态信息，

如结果是否溢出，是否进位或错位

5.控制器

计算机的指挥中心

由程序计数器（PC），指令寄存器（IR），控制单元（CU）组成

PC用来存放当前执行指令的地址，具有自动加一的功能（1表示一条指令的长度），即可自动形成下一条指令的地址，它与主存的MAR有直接通路

IR用于存放当前指令，其内容来自于内存的MDR。指令中的操作码送到CU，来分析指令并发出微操作命令序列，地址码送到MAR，用于取操作数

关系

运算器和控制器集成成CPU，

CPU和主存构成主机

硬件设备（外存，IO设备）为外设

虚线是控制信号：控制如何修改OC以得到下一条指令地址，ALU执行什么计算，控制主存读或写操作等

CPU和主存之间通过一组总线相连，总线有地址，控制和数据三组信号线。

MAR的地址信息会直接送到地址线，用于指向读写操作的主存存储单元

控制线有读写信号线，决定数据从CPU写入主存还是从主存读到CPU

计算机软件

系统软件

应用软件

三个级别语言

汇编程序：汇编语言翻译成机械语言

解释程序：源程序语句按顺序逐条翻译成机器语言并立即执行

编译程序：高级语言翻译成汇编或机器语言

层次结构

M5是高级语言层，高级语言层上有应用程序层

第三层到第五层为虚拟机，没配备软件的硬件系统为裸机

下层是上层的基础，上层是下层的扩展

软件和硬件之间的界面是指令集体系结构（ISA），其定义计算机可以执行指令集合。

ISA为软件能感知的部分，也称软件可见部分

工作原理

1.“存储程序”工作方式

将事先编好的程序和数据送入主存才能执行，一旦程序启动执行，无须操作人员干预，自动逐条完成指令取出和执行任务

PC

顺序型指令

跳转型指令

2.从源程序到可执行文件

预处理阶段：将.h文件插入