计算机组成原理作业1-5章详解

"提供计算机组成原理作业1-5章的答案，包括计算机系统概论的相关问题解答，涉及计算机系统组成、层次结构、高级语言与低级语言的区别、计算机组成与体系结构的定义，以及冯·诺依曼计算机的特点。" 在计算机科学中，计算机系统是由计算机硬件和软件两个不可或缺的部分组成的。硬件包括电子线路和物理装置，如处理器、内存、硬盘、显示器等，它们构成了计算机的实际物理结构。而软件则涵盖了计算机运行所需的程序和相关文档，如操作系统、应用程序和用户数据。 计算机的层次结构是一个重要的概念，它包括三个主要层次：硬件、系统软件和应用软件。硬件作为基础，提供了执行所有操作的平台；系统软件如操作系统，作为用户与硬件之间的桥梁，提供用户友好的界面；应用软件位于最外层，是用户用于完成特定任务的工具，如文字处理软件或游戏。 高级语言、汇编语言和机器语言是编程语言的三种基本形式。机器语言是计算机能直接理解和执行的语言，由二进制代码组成。汇编语言是对机器语言的一种符号化表示，便于人类阅读和编写，但仍然需要转换为机器语言才能运行。高级语言如C++、Java或Python，则更加抽象，更接近人类思维，其编写的程序需要通过编译器或解释器转换为汇编语言或机器语言才能在计算机上执行。 计算机组成和计算机体系结构是两个相关但不同的概念。计算机体系结构定义了用户可以看到和使用的系统属性，例如指令集、数据类型、寻址方式等。而计算机组成则关注如何实现这些体系结构特性，包括各个功能部件的结构、功能以及它们的连接方式。 冯·诺依曼计算机模型是现代计算机设计的基础，其主要特点包括：五大基本组成部分（运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备），存储程序的概念（指令和数据都存储在存储器中），二进制表示的指令和数据，以及以运算器为中心的工作模式。指令由操作码和地址码组成，存储器中的指令按照顺序执行。 计算机硬件主要由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备构成。控制器负责协调整个系统的工作，发出指令来控制其他部件；运算器执行算术和逻辑运算；存储器分为内存和外存，用于存储程序和数据；输入设备用于将外部信息输入到计算机，如键盘、鼠标；输出设备则显示或打印结果，如显示器、打印机。计算机系统的主要技术指标包括处理速度（如时钟频率）、存储容量（内存和硬盘大小）、数据传输速率、能耗和兼容性等。