计算机组成原理详解：硬件与软件并重，冯诺依曼计算机特点与术语解析

计算机组成原理是一门基础且至关重要的课程，它涵盖了计算机系统的构成、硬件与软件的关系以及核心概念和技术细节。课程的第一章首先定义了关键术语： 1. **计算机系统**：指计算机硬件、软件和数据通信设备的集合，它们共同构成了一个整体，其中硬件是物理实现，而软件则包含了运行所需的程序和数据管理。 2. **计算机硬件**：包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本组成部分，是计算机的实体部分。早期的计算机，CPU（中央处理器）可能由运算器和控制器分别独立组成，但现代CPU通常集成在一起。 3. **计算机软件**：涵盖操作系统、应用程序、驱动程序等，用于控制和协调硬件工作的程序和相关资料。 4. **冯•诺依曼计算机特点**：这种设计强调指令和数据存储方式相同（二进制）、指令结构（操作码和地址码）、顺序执行、以运算器为中心等特点。 在硬件方面，**主机**主要指CPU和主存储器（内存），它们共同完成计算机的核心任务。**CPU**是硬件的核心，由运算器和控制器组成，负责处理数据和执行指令。**主存**是临时存储正在运行程序和数据的地方，支持随机访问。**存储单元**是具有特定地址的基本存储单位，**存储元件**则是最基本的存储单位，存储一位二进制信息。 **存储字**和**存储字长**是数据在存储器中的组织方式，**存储容量**则是存储器总的存储空间。**机器字长**指CPU一次能处理的二进制数据位数，而**指令字长**则指一条指令的长度。 课程还介绍了常见的英文缩写： - **CPU**：Central Processing Unit，中央处理器，负责执行指令和处理数据。 - **PC**：Program Counter，程序计数器，存储当前执行指令的地址。 - **IR**：Instruction Register，指令寄存器，暂存待执行的指令。 - **CU**：Control Unit，控制单元，负责指令的译码和执行控制。 - **ALU**：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元，进行数学和逻辑运算。 - **ACC**：Accumulator，累加器，用于临时存储运算结果。 - **MQ**：一般不直接对应具体概念，可能是某种特定功能的模块。 - **X**：此处可能是指某个未明确的组件或者变量。 - **MAR**：Memory Address Register，存储器地址寄存器，用于指定存储器读取位置。 - **MDR**：Memory Data Register，存储器数据寄存器，用于接收存储器读取的数据。 - **I/O**：Input/Output，输入输出设备接口，负责数据的进出。 - **MIPS**：Million Instructions Per Second，每秒执行百万条指令，衡量计算机性能的指标。 - **CPI**：Clock Cycles Per Instruction，每条指令平均需要的时钟周期数，与性能相关。 - **FLOPS**：Floating Point Operations Per Second，每秒浮点运算次数，常用于衡量科学计算能力。 总结来说，这门课程从基础概念出发，深入浅出地讲解了计算机组成原理，强调硬件与软件的相互依赖，以及核心部件的功能和组织结构，对于理解计算机运作机制和进一步学习计算机科学至关重要。