计算机组成原理：指令周期详解与硬件架构

指令周期是计算机组成原理中的核心概念，它指的是CPU从内存中读取并执行一条完整指令所需的时间。在西华大学2018年的计算机组成原理期末复习PPT中，这部分内容主要探讨了以下几个关键知识点： 1. **指令周期的构成**： 指令周期通常包括四个子周期，即取指（Fetch）、间址（Addressing）、执行（Execute）和中断（Interrupt），这些阶段构成了一个完整的工作周期。取指阶段，CPU从存储器的指令寄存器（IR）中读取下一条指令；间址阶段，根据操作码解析地址码来定位数据或指令；执行阶段，实际执行指令内容；而中断可能在任何时刻发生，使得CPU暂时停止当前操作，处理外部事件。 2. **冯·诺依曼计算机的特点**： 冯·诺依曼计算机模型强调存储程序的概念，即程序和数据以同等地位存储在存储器中，按照地址寻址，按照指令的顺序执行。这决定了指令周期的顺序性和可预测性。 3. **硬件组成**： 计算机硬件主要包括CPU、运算器、主存、辅存、输入/输出设备以及控制器等部分。例如，CPU包括运算单元（ALU）、控制单元（CU）和程序计数器（PC）等，它们共同协作完成指令周期的各个步骤。 4. **技术指标**： 计算机性能的重要指标包括机器字长（CPU一次能处理的数据位数）、运算速度（MIPS或每秒执行的百万条指令）、存储容量（主存和辅存的容量）、存储器结构（如字长、存储单元个数和地址寻址机制）以及主频（决定执行速度）。 5. **硬件发展历史**： 讲述了计算机硬件技术的发展历程，从早期的晶体管到大规模和超大规模集成电路（LSI、VLSI）的变迁，这些进步极大地影响了计算机的性能和体积。 6. **术语缩写**： 课程中还涉及了一些专业术语的英文缩写，如MAR（存储器地址寄存器）、MDR（存储器数据寄存器）、CU（控制单元）、ALU（算术逻辑单元）等，这对于理解和记忆计算机组成原理的基础概念至关重要。 通过这个PPT，学生可以深入理解计算机指令周期的运作机制、硬件结构及其发展，以及相关技术指标的重要性，为期末考试做好充分准备。