冯诺依曼计算机组成原理详解及复习要点
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更新于2024-06-20
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"这篇文档是关于计算机组成原理的期末复习资料,主要涵盖了冯诺依曼机的设计思想,五大功能部件的组成,硬件与软件的关系,以及计算机系统的多层次结构。此外,还提到了计算机的一些基本特点和性能指标,以及定点数在原码表示中的范围和转换。"
冯诺依曼机的设计思想构成了现代计算机的基础,它包括五个主要组成部分:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。运算器负责进行算术和逻辑运算,控制器则管理整个计算机的执行流程。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,输出设备则将计算结果展示给用户。CPU是运算器和控制器的合称,而计算机主机包括了CPU和主存储器。I/O设备涵盖了所有的输入输出设备,如键盘、鼠标、显示器、硬盘等。
冯诺依曼思想的核心是存储程序方式,即程序和数据预先存储在存储器中,计算机能够根据存储的指令自动执行任务。这种设计使得计算机能够执行预先编写的程序,实现自动化运行。
计算机系统是由硬件系统和软件系统共同组成的。硬件是看得见摸得着的物理设备,而软件则是各种程序和文件,包括操作系统、应用软件等。硬件和软件在逻辑上是等价的,它们的结合构成了完整的计算机系统。计算机系统的层次结构包括高级语言级、汇编语言级、操作系统级、一般机器级(机器语言级)和微程序设计级,每一级都对应不同的功能和操作级别。
计算机的特点包括能自动连续工作、运算速度快、精度高、强大的信息存储能力和通用性。衡量计算机性能的主要指标有机器字长(影响数据处理能力)、数据通路宽度(影响数据传输速度)、运算速度(通常以每秒执行的指令数衡量)、存储容量(包括内存和硬盘容量)、配置的外围设备性能以及系统软件配置。
在数据表示方面,以8位机器字长为例,定点数可以用原码表示,如纯小数和纯整数。原码的正负表示方式中,0有两种表示,即00000000代表正零,10000000代表负零。对于小数,例如0.1011和-0.1011,其原码表示分别为01011000和11011000。
通过这份复习资料,学习者可以全面回顾计算机组成原理的关键概念,为期末考试做好准备。
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