理解计算机组成原理：控制器的核心功能与结构

在"控制器的基本组成-西华大学2018计算机组成原理期末复习PPT"中，主要探讨了计算机组成原理的核心部分——控制器的设计和功能。控制器是计算机硬件系统中的关键组件，它负责协调和控制整个计算机系统的运行。以下是对课程中提到的关键知识点的详细解释： 1. **计算机系统概论**： - 计算机系统由五大部件组成，包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。指令和数据以二进制形式存在，以运算器为中心工作。 - 指令由操作码和地址码构成，体现了冯·诺依曼计算机的特点，即存储程序和自动顺序执行。 2. **硬件组成**： - CPU（中央处理器）包括ALU（算术逻辑单元）、主存（存放指令和数据）、辅存（长期存储）、控制器以及输入/输出设备。 - 控制器具体功能细化为取指令、分析指令和执行指令三个步骤，通过PC（程序计数器）来跟踪执行流程，IR（指令寄存器）暂存当前指令。 3. **存储器**： - 存储器按地址寻址，有MDR（存储器数据寄存器）、MAR（存储器地址寄存器）等组成部分。存储单元由存储字长决定，字节数量和容量是衡量存储器性能的重要指标。 4. **控制单元**： - 控制单元是控制器的核心，负责指令的执行流程，包括取指、执行指令以及与内存和外设的交互。CU通过指令周期（CPI）和主频（MHz）来衡量运算速度和性能。 5. **硬件技术指标**： - 除了上述指标，还包括机器字长（CPU一次处理数据的位数）、MIPS（每秒执行百万条指令数）、FLOPS（每秒浮点运算次数）等，这些反映了计算机的运算能力和效率。 6. **计算机发展史**： - 计算机经历了从晶体管到大规模集成电路（LSI、VLSI）的演进，特别是1970年代以来的超大规模集成电路（ULSI）技术的进步，极大地推动了硬件的更新换代。 本资料围绕计算机组成原理的核心内容，详细讲解了控制器的功能划分、硬件结构及其在计算机系统中的作用，同时回顾了计算机发展的历史和技术变迁。这对于理解计算机体系结构和评估不同代际计算机的性能具有重要意义。